(57)【要約】【課題】トナー付着量を適正に制御することが可能な画像形成装置および画像形成システムを提供する。【解決手段】画像形成装置は、入力画像データに基づいて静電潜像が作像された像担持体に、現像部からトナーを供給し付着させてトナー像を形成し、当該トナー像を記録媒体に形成する画像形成部と、像担持体上のトナー付着量を検出するトナー付着量検出部と、トナー付着量検出部の検出結果に基づいて、濃度補正を行う制御部と、入力画像データに基づいて、理論上使用される第１トナー使用量を算出する第１トナー使用量値算出部と、トナーの供給に実際に使用された第２トナー使用量を計測する第２トナー使用量計測部と、第１トナー使用量に対する第２トナー使用量が増大した場合、記録媒体上に形成されたトナー像の画像濃度を検出する画像濃度検出部と、画像濃度検出部の検出結果に基づいて、増大の原因を推定する原因推定部と、を備える。【選択図】図３
2018049077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像データに基づいて静電潜像が作像された像担持体に、現像部からトナーを供給し付着させてトナー像を形成し、当該トナー像を記録媒体に形成する画像形成部と、
前記像担持体上のトナー付着量を検出するトナー付着量検出部と、
前記トナー付着量検出部の検出結果に基づいて、濃度補正を行う制御部と、
前記入力画像データに基づいて、理論上使用される第１トナー使用量を算出する第１トナー使用量算出部と、
前記トナーの供給に実際に使用された第２トナー使用量を計測する第２トナー使用量計測部と、
前記第１トナー使用量に対する前記第２トナー使用量が増大した場合、前記記録媒体上に形成されたトナー像の画像濃度を検出する画像濃度検出部と、
前記画像濃度検出部の検出結果に基づいて、前記増大の原因を推定する原因推定部と、
を備える画像形成装置。
【請求項２】
前記原因推定部は、前記第１トナー使用量に対する前記第２トナー使用量の増大が初期値から一定以上となった場合に、前記増大の原因を推定する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第２トナー使用量計測部は、前記現像部にトナーを補給するためのトナー補給部の駆動時間に基づいて前記第２トナー使用量を計測する請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像部に補給するトナーを貯留するためのトナーボトルを備え、
前記第２トナー使用量計測部は、前記トナーボトルの空き状態を示す情報に基づいて前記第２トナー使用量を計測する請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記増大の原因が前記トナー付着量検出部の異常である場合に、前記トナー付着量検出部の制御情報を変更する請求項１から４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記増大の原因が前記トナー付着量検出部の異常でない場合に、前記トナー付着量検出部の制御情報を変更しない請求項１から４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
請求項１から６に記載の画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置および画像形成システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真プロセス技術を利用した画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリ等）は、帯電した像担持体（例えば、感光体ドラム）に対して、画像データに基づくレーザー光を照射（露光）することにより、静電潜像を形成する。そして、静電潜像が形成された像担持体へ現像装置よりトナーを供給することにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。さらに、このトナー像を直接又は間接的に用紙に転写させた後、加熱、加圧して定着させることにより用紙に画像を形成する。
【０００３】
制御部は、ＩＤＣ（Image Density Control）センサーなどの検出結果に基づいて、像担持体上のトナー付着量を制御して、画像濃度を安定化させる。
【０００４】
しかし、ＩＤＣセンサーなどの検出結果は、当該センサーの汚れなどにより経時的に変化する場合がある。これにより、画像濃度の安定化が図れない。
【０００５】
一方、トナー濃度センサーが現像装置内のトナーの濃度を検出し、トナー濃度の検出結果に基づいて、上記トナー付着量を制御している機械においては、トナー濃度センサーの異常を検知して、トナー濃度制御を正常化するものがある。
【０００６】
例えば、特許文献１には、用紙上に形成されたトナー像の画像濃度を検出し、検出結果からトナー濃度センサーの異常を検出する技術がある。
【０００７】
また、トナー付着量を制御している機械の中には、トナー供給に実際に使用されたトナー実使用量と画像データから算出されたトナー使用量の理論値とを比較した結果を用いるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２８２０２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、トナー実使用量とトナー使用量の理論値とを比較した結果だけでは、トナー実使用量の変化（例えば、トナー使用量の理論値に対してトナー実使用量が大きく増大した場合）の原因が何であるかわからないため、その原因によっては、トナー付着量を適正に制御することができないという問題がある。
【００１０】
本発明は、トナー付着量を適正に制御することが可能な画像形成装置および画像形成システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明における画像形成装置は、
入力画像データに基づいて静電潜像が作像された像担持体に、現像部からトナーを供給し付着させてトナー像を形成し、当該トナー像を記録媒体に形成する画像形成部と、
前記像担持体上のトナー付着量を検出するトナー付着量検出部と、
前記トナー付着量検出部の検出結果に基づいて、濃度補正を行う制御部と、
前記入力画像データに基づいて、理論上使用される第１トナー使用量を算出する第１トナー使用量値算出部と、
前記トナーの供給に実際に使用された第２トナー使用量を計測する第２トナー使用量計測部と、
前記第１トナー使用量に対する前記第２トナー使用量が増大した場合、前記記録媒体上に形成されたトナー像の画像濃度を検出する画像濃度検出部と、
前記画像濃度検出部の検出結果に基づいて、前記増大の原因を推定する原因推定部と、
を備える。
【００１２】
また、本発明における画像形成システムは、画像形成装置を含む複数のユニットで構成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、トナー付着量を適正に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態における画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】本実施の形態における画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。
【図３】トナー使用量の変化に対する処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】変形例における直列タンデム構成の機械を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施の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、本実施の形態に係る画像形成装置１の制御系の主要部を示す。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中間転写方式の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（記録媒体）に二次転写することにより、画像を形成する。
【００１６】
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に一回の手順で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。
【００１７】
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及び制御部１００を備える。
【００１８】
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画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。このとき、記憶部７２に格納されている各種データが参照される。記憶部７２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で構成される。
【００１９】
制御部１００は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、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。制御部１００は、例えば、外部の装置から送信された画像データを受信し、この画像データ（入力画像データ）に基づいて用紙Ｓに画像を形成させる。通信部７１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードで構成される。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
画像処理部３０は、入力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、入力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に基づいて、画像形成部４０が制御される。
【００２５】
画像形成部４０は、入力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。
【００２６】
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。
【００２７】
画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２（本発明の「現像部」に対応）、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４、及びドラムクリーニング装置４１５等を備える。
【００２８】
露光装置４１１は、例えば複数の発光ダイオード（ＬＥＤ：Ligth Emitting Diode）が直線状に配列されたＬＥＤアレイ、個々のＬＥＤを駆動するためのＬＰＨ駆動（ドライバＩ）、及びＬＥＤアレイからの放射光を感光体ドラム４１３上に結像させるレンズアレイ等を有するＬＥＤプリントヘッドで構成される。ＬＥＤアレイの１つのＬＥＤが、画像の１ドットに対応する。
【００２９】
露光装置４１１は、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応する光を照射する。光の照射を受けて感光体ドラム４１３の電荷発生層で発生した正電荷が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。これにより、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。
【００３０】
現像装置４１２は、各色成分の現像剤（例えばトナーと磁性キャリアーとからなる二成分現像剤）を収容する。現像装置４１２は、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像を形成する。具体的には、現像ローラー１１０に現像バイアス電圧が印加され、感光体ドラム４１３と現像ローラー１１０との間に電界が形成される。感光体ドラム４１３と現像ローラー１１０との電位差によって、現像ローラー１１０上の帯電トナーが感光体ドラム４１３の表面の露光部に移動し、付着する。
【００３１】
現像装置４１２はトナーボトル４１２ａおよびトナー補給部４１２ｂを有する。トナーボトル４１２ａはトナーを貯留する。トナー補給部４１２ｂは、モーター（図示略）を駆動することで、トナーボトル４１２ａ内のトナーを現像装置４１２に補給する。
【００３２】
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。電荷発生層は、電荷発生材料（例えばフタロシアニン顔料）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト）に分散させた有機半導体からなり、露光装置４１１による露光により一対の正電荷と負電荷を発生する。電荷輸送層は、正孔輸送性材料（電子供与性含窒素化合物）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト樹脂）に分散させたものからなり、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。
【００３３】
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を一定の周速度で回転させる。
【００３４】
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。
【００３５】
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像を形成する。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。
【００４０】
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バックアップローラー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がバックアップローラー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へトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。
【００４１】
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、トナー像は中間転写ベルト４２１に静電的に転写される。
【００４２】
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、トナー像は用紙Ｓに静電的に転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部６０に向けて搬送される。
【００４３】
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。
【００４４】
定着部６０は、用紙Ｓの定着面（トナー像が形成されている面）側に配置される定着面側部材を有する上側定着部６０Ａ、用紙Ｓの裏面（定着面の反対の面）側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部６０Ｂ、及び加熱源６０Ｃ等を備える。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙Ｓを狭持して搬送する定着ニップが形成される。
【００４５】
定着部６０は、トナー像が二次転写され、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にトナー像を定着させる。定着部６０は、定着器Ｆ内にユニットとして配置される。また、定着器Ｆには、エアを吹き付けることにより、定着面側部材又は裏面側支持部材から用紙Ｓを分離させるエア分離ユニットが配置されていても良い。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
トナー濃度検出部７４は、透磁率に基づいて現像装置４１２内のトナー濃度を検出する。制御部１００は、トナー濃度検出部７４の検出結果に基づいて、トナー濃度を所定値に保つようにトナー補給部４１２ｂのモーターを制御して、トナーボトル４１２ａからトナーを所定の補給速度（単位時間当たりのトナー量）で現像装置４１２に補給させる。制御部１００は、第２トナー使用量計測部としての機能を有する。第２トナー使用量計測部は、モーターの駆動時間の積算値に基づいて、実際に使用された第２トナー使用量（トナー補給量）を計測する。また、第２トナー使用量計測部は、トナーボトル４１２ａの空き状態を示す情報に基づいて、トナーボトル４１２ａの所定のトナー充填量が消費されたものとして、第２トナー使用量を計測する。
【００４９】
トナー付着量検出部７６は、感光体ドラム４１３に出力された出力画像におけるトナー付着量を検出する。トナー付着量検出部７６には、例えば、ＩＤＣ（Image Density Control）センサー、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサーなどが用いられる。なお、トナー付着量検出部７６は、中間転写ベルト４２１などの像担持体上におけるトナー像の付着量を検出してもよい。
【００５０】
制御部１００は、入力画像データにおける所定カバレッジに対応する所定量のトナーを感光体ドラム４１３に付着させるように、トナー付着量検出部７６の検出結果に基づいて、現像装置４１２を制御する。また、制御部１００は、パッチ画像の画像濃度が正常でない場合（後述する）に、トナー付着量検出部７６の制御点（制御情報）を変更し、パッチ画像の画像濃度が正常である場合（後述する）に、トナー付着量検出部７６の制御点を変更しない。ここで、制御点とは、トナー付着量検出部７６の検出結果を補正するための情報である。
【００５１】
画像濃度検出部７８は、用紙Ｓに転写されたトナー像の画像濃度を検出する。画像濃度検出部７８には、例えば、ＩＤＣセンサー、ＣＣＤイメージセンサーなどが用いられる。
【００５２】
制御部１００は、第１トナー使用量算出部としての機能を有する。第１トナー使用量算出部は、入力画像データに基づいて静電潜像が作像された感光体ドラム４１３に、現像装置４１２から理論上供給されるところの第１トナー使用量を算出する。
【００５３】
制御部１００は、第２トナー使用量から第１トナー使用量を減じた減算値が第１閾値（例えば、１５ｇ）を超えた場合に、画像濃度を検出するためのパッチ画像を用紙Ｓに形成させるように画像形成部４０を制御する。画像濃度検出部７８は、パッチ画像の画像濃度を検出し、検出結果を制御部１００に出力する。ここで、「減算値が第１閾値を超えた場合」が、「第１トナー使用量に対する第２トナー使用量が増大した場合」に相当する。
【００５４】
制御部１００は原因推定部として機能する。原因推定部は、画像濃度検出部７８の検出結果に基づいて上記減算値が第１閾値を超えた原因を推定する。ここで、「減算値が第１閾値を超えた原因」が、「第１トナー使用量に対する第２トナー使用量の増大の原因」に対応する。原因推定部は、具体的に、パッチ画像の画像濃度が正常である場合、トナー付着量検出部７６を異常でないと推定し、パッチ画像の画像濃度が正常でない場合、トナー付着量検出部７６を異常であると推定する。制御部１００は、トナー付着量検出部７６が異常でないと推定された場合に、トナー付着量検出部７６の制御点を変更することなく、推定結果、例えば、かぶりやトナー飛散などを示す警告情報を出力する。制御部１００は、トナー付着量検出部７６が異常である推定された場合に、トナー付着量検出部７６の制御点を変更する。
【００５５】
制御部１００は、第２トナー使用量から第１トナー使用量を減じた減算値が第２閾値未満（例えば、−１５ｇ）になった場合に、トナー付着量検出部７６の制御点を変更し、第１閾値以下、第２閾値以上になった場合に、トナー補給部４１２ｂの駆動時間の積算値をリセットする。
【００５６】
次に、第２トナー使用量の変化に対する処理の一例について、図３を参照して説明する。図３は、第２トナー使用量の変化に対する処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、例えば、画像形成装置１が印刷ジョブを受信することに伴い、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２に格納されている所定のプログラムを実行することにより実現される。
【００５７】
ステップＳ１００において、制御部１００は、トナー補給部４１２ｂの駆動時間を積算する。
【００５８】
ステップＳ１１０において、制御部１００は、プリント毎のカバレッジ情報を取得する。
【００５９】
ステップＳ１２０において、制御部１００は、所定のプリント数を終了したか否かを判断する。
【００６０】
ステップＳ１２０において、所定のプリント数を終了した場合（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、制御部１００は、トナー補給部４１２ｂの駆動時間の積算値に基づいて、第２トナー使用量を算出する（ステップＳ１３０）。
【００６１】
ステップＳ１２０において、所定のプリント数を終了しない場合（ステップＳ１２０：ＮＯ）、制御部１００は、本処理をステップＳ１００に移す。
【００６２】
ステップＳ１４０において、第１トナー使用量算出部は、カバレッジ情報から理論上使用される第１トナー使用量を算出する。
【００６３】
ステップＳ１５０において、制御部１００は、第２トナー使用量から第１トナー使用量を減じた減算値が第１閾値を超えているか否かを判断する。
【００６４】
ステップＳ１５０において、減算値が第１閾値を超えている場合（ステップＳ１５０：ＹＥＳ）、制御部１００は、パッチ画像を用紙Ｓに作成させるように画像形成部４０を制御する。画像濃度検出部７８は、パッチ画像の画像濃度を検出する（ステップＳ１６０）。
【００６５】
ステップＳ１７０において、原因推定部は、画像濃度検出部７８の検出結果に基づいて、減算値が第１閾値を超えた原因を推定する。原因推定部は、画像濃度が正常でない場合、原因がトナー付着量検出部７６の異常であると推定する。原因推定部は、画像濃度が正常である場合、原因がトナー付着量検出部７６の異常でないと推定する。
【００６６】
ステップＳ１７０において、画像濃度が正常であって、原因がトナー付着量検出部７６の異常でないと推定された場合（ステップＳ１７０：ＹＥＳ）、制御部１００はトナー付着量検出部７６の制御点を変更せず、推定結果を出力する（ステップＳ１８０）。その後、制御部１００は本処理を終了する。出力された推定結果から、ユーザーがサービスに連絡することができる。
【００６７】
ステップＳ１７０において、画像濃度が正常でなく、原因がトナー付着量検出部７６の異常であると推定された場合（ステップＳ１７０：ＮＯ）、制御部１００はトナー付着量検出部７６の制御点を変更する（ステップＳ１９０）。その後、制御部１００は本処理を終了する。
【００６８】
ステップＳ１５０において、第２トナー使用量から第１トナー使用量を減じた減算値が第１閾値を超えていない場合（ステップＳ１５０：ＮＯ）、制御部１００は、減算値が第２閾値（＜第１閾値）未満であるか否かを判断する（ステップＳ２００）。
【００６９】
ステップＳ２００において、減算値が第２閾値未満である場合（ステップＳ２００：ＹＥＳ）、制御部１００はトナー付着量検出部７６の制御点を変更する（ステップＳ２１０）。その後、制御部１００は本処理を終了する。
【００７０】
ステップＳ２００において、減算値が第２閾値未満でない場合（ステップＳ２００：ＮＯ）、制御部１００はトナー補給部４１２ｂの駆動時間の積算値をリセットする（ステップＳ２２０）。その後、制御部１００は、処理をステップＳ１００に移す。
【００７１】
上記実施の形態における画像形成装置１によれば、第２トナー使用量から第１トナー使用量を減じた減算値が第１閾値を超えた場合に、画像濃度検出部７８が用紙Ｓ上に形成されたパッチ画像の画像濃度を検出し、原因推定部が、画像濃度検出部７８の検出結果に基づいて、減算値が第１閾値を超えた原因を推定する。制御部１００は、原因がトナー付着量検出部７６の異常であると推定された場合に、トナー付着量検出部７６の制御点を変更し、原因がトナー付着量検出部７６の異常でないと推定された場合に、トナー付着量検出部７６の制御点を変更しない。これにより、トナー付着量を適正に制御することができる。
【００７２】
（変形例）
次に、変形例における直列タンデム構成の機械について説明する。
【００７３】
直列タンデム構成の機械は、画像形成装置１を表面側および裏面側の各機械とし、これら２台の機械を繋げて上流機および下流機として使用する。
【００７４】
図４は、変形例における直列タンデム構成の機械を概略的に示す図である。変形例において、上記実施の形態と同じ構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００７５】
変形例における直列タンデム構成の機械は、図４に示すように、用紙の搬送方向の上流側から下流側に向かって、給紙トレイ５１０、上流機５２０、接続部５３０、下流機５４０、濃度調整ユニット５５０、排紙ユニット５６０が配置されている。トナー濃度検出部７４およびトナー付着量検出部７６は、上流機５２０および下流機５４０にそれぞれ設けられている。画像濃度検出部７８は、下流機５４０のさらに下流側に配置された濃度調整ユニット５５０に設けられている。
【００７６】
変形例では、上流機５２０または下流機５４０のいずれかにおいて、第２トナー使用量から第１トナー使用量を減じた減算値が第１閾値を超えた場合に、パッチ画像を用紙Ｓに形成し、パッチ画像の画像濃度を画像濃度検出部７８で検出する。
【００７７】
パッチ画像を用紙Ｓに形成することは、ヤレ紙の発生や生産性の低下になる。そこで、変形例では、減算値が第１閾値を超えた場合であって、上流機と下流機との間で画像濃度合わせを行う場合に、パッチ画像を用紙Ｓに形成し、パッチ画像の画像濃度を画像濃度検出部７８で検出するようにしてもよい。
【００７８】
これにより、パッチ画像を用紙Ｓに形成する回数を最小限に抑えることができ、ヤレの発生を低減することができ、また、生産性低下を抑制することができる。
【００７９】
本発明は、画像形成装置１を含む複数のユニットで構成される画像形成システムに適用できる。複数のユニットには、例えば、後処理装置、ネットワーク接続された制御装置等の外部装置が含まれる。
【００８０】
その他、上記実施の形態は、何れも本発明の実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【００８１】
［実施例］
最後に、本発明者が行った、上記実施の形態における有効性を確認する実験の結果について説明する。
【００８２】
［実施例および比較例における機械の構成］
実施例においては、図１および図２に示す画像形成装置１を表面側および裏面側の各機械とし、これら２台の機械を繋げて上流機および下流機とした直列タンデム構成の機械を使用した。したがって、上流機および下流機の更に下流位置に画像濃度検出部７８を設けた。
【００８３】
一方、比較例においては、実施例と同様に直列タンデム構成の機械を使用したが、図２および図４に示す画像濃度検出部７８を設けなかった。したがって、用紙上に形成したパッチ画像の画像濃度を検出できなかった。
【００８４】
［実施例の実験条件］
実験では、KonicaminoltabhPro2250を改造した２台の機械で、用紙の両面に画像出力を行った。
【００８５】
２台の機械にナー付着量検出部をそれぞれ設け、感光体ドラム上に作成した最高濃度パッチ画像のトナー付着量を検出した。
【００８６】
機械の立ち上げ時に、トナー付着量検出部７６の検出結果に基づいて、トナー付着量が基準値となるように現像ローラーの回転数を調整した。
【００８７】
次に、連続プリント中の制御について説明する。
通紙中は、１０枚毎に最高濃度の補正を実施した。具体的には、感光体ドラムに最高濃度パッチ画像を作成し、トナー付着量を検出した。また、トナー付着量を目標値に保つように、現像ローラーの回転数を調整した。例えば、トナー付着量が少ない場合に現像ローラーの回転数を多くし、トナー付着量が多い場合に現像ローラーの回転数を少なくした。なお、現像ローラーの回転数を変更させる代わりに、現像電界を変更させて、トナー付着量を目標値に保つことができた。
【００８８】
上流機および下流機の各現像部に、透磁率に基づいてトナー濃度を検出するトナー濃度検出部を設け、トナー濃度検出部の検出結果に基づいて、目標のトナー濃度となるように第２トナー使用量（トナー補給量）を調整した。
【００８９】
［第１トナー使用量の算出、第２トナー使用量の計測］
機械の制御部に、出力画像の印字率を積算する機能を設けた。印字率とトナー付着量の目標値と印字枚数とから、ある画像を出力した時の第１トナー使用量を算出した。実験においてトナー付着量の目標値を４．５ｇ／ｍ２とした。
一方、トナー補給部の駆動時間の積算値から第２トナー使用量（トナー補給量）を計測した。
【００９０】
［第１トナー使用量と第２トナー使用量との間に生じた差の原因、および、処理］
第１トナー使用量と第２トナー使用量とを比較し、両者間に差が生じた場合に、差の原因に対する処理を行った。
【表１】
2018049077.tif 000003
表１に、第２トナー使用量の変化とその原因との関係を示す。
【００９１】
第２トナー使用量が第１トナー使用量より増加した（表１に「増加」で示す）場合には、画像濃度が高いか、または、画像以外でトナーを消費した可能性があった。
画像濃度が高い場合の原因は、トナー付着量検出部の制御点がずれたため、または、トナー濃度検出部の制御異常によりトナー濃度の上昇し、それによって画像濃度制御が破綻したためであった。
【００９２】
画像濃度制御が破綻した場合は、トナー付着量検出部により付着量が過多となったことを検知することができたため、付着量が過多となっていない場合は、トナー付着量検出部の異常であると判断することができた。
【００９３】
画像以外でトナーを消費した原因を、画像濃度（画像濃度検出部の検出結果）に基づいて判断した。トナー付着量が多くなった場合には、画像濃度が高くなっているが、かぶりやトナー飛散により画像以外でトナーを消費した場合には、画像濃度は正常値を示すため、これによって、画像以外でトナーを消費したと判断することができた。
【００９４】
かぶりやトナー飛散の原因は、帯電の異常や現像剤の異常等、様々な原因の可能性があるため、画像濃度が正常値を示した情報だけでは原因の特定はできなかったが、トナー付着量が多く、かつ、画像濃度が正常値を示したことを検知して、保守点検のサービスに連絡し、あるいは、不良画像の発生よりも先に異常発生をサービスに連絡し、あるいは、原因を絞り込めていることからメンテナンス時間を短縮することができた。
【００９５】
第２トナー使用量が第１トナー使用量より減少した（表１に「減少」で示す）場合には、トナー付着量検出部の制御点のずれの原因が高いため、トナー付着量検出部の制御点を変更することができた。
【００９６】
次に、Ａ４紙サイズ、５％カバレッジの原稿で１００００枚をプリントした場合の一例について説明する。ここでは、第２トナー使用量から第１トナー使用量を減じた減算値に対する第１閾値を１５ｇとし、第２閾値を−１５ｇとした。
【表２】
2018049077.tif 000004
表２に、実施条件を示す。
【００９７】
感光体ドラム上のトナー付着量を５ｇ／ｍ２となるように機械を制御した。感光体ドラム画像における形成領域の印字面積は、Ａ４紙サイズ×５％で計算できるため、その計算値に５ｇ／ｍ２を積算した値１５５．９ｇとして第１トナー使用量を算出した。感光体ドラムにおける画像形成領域間の非画像形成領域にパッチ画像を出力画像とは別に作成した。パッチ画像を作成した分のトナー使用量の第１トナー使用量は５．０ｇであるため、第１トナー使用量の合計は、１５５．９ｇ＋５．０ｇ＝１６０．９ｇであった。
【００９８】
一方、１００００枚の間、トナー濃度検出部の検出結果を基に、トナー補給部を間欠的に駆動させてトナー補給を行った。トナー補給は、トナー補給部の駆動時に、０．３０ｇ／ｓｅｃの補給速度で行った。１００００枚におけるトナー補給部の駆動時間の累積値は５００ｓｅｃとなり、これらから、第２トナー使用量（トナー補給量）は、０．３０ｇ／ｓｅｃ×５００ｓｅｃ＝１５０．０ｇであった。
【００９９】
第２トナー使用量から第１トナー使用量を減じた減算値は、１５０．０ｇ−１６０．９ｇ＝−１０．９ｇとなり、第１閾値１５ｇから第２閾値−１５ｇまでの範囲に入るため、トナー補給部の駆動時間の積算値をリセットした他に、特別な制御を行わなかった。
【０１００】
さらに、１００００枚をプリントしたところ、トナー補給部の駆動時間の積算値が４５０ｓｅｃとなり、第２トナー使用量は、０．３ｇ／ｓｅｃ×４５０ｓｅｃ＝１３５．０ｇとなったため、第２トナー使用量から第１トナー使用量を減じた減算値は、１３５．０ｇ−１６０．９ｇ＝−２５．９ｇとなり、第２閾値−１５ｇ未満であるため、トナー付着量検出部の異常によってトナー付着量が低下したと判断し、トナー付着量検出部の制御点を変更した。
【０１０１】
また、別の機械で同様にＡ４紙サイズ、５％カバレッジの原稿で１００００枚プリント
したところ、最初の１００００枚での第２トナー使用量が１７８．０ｇであった。この時、第２トナー使用量から第１トナー使用量を減じた減算値は、１７８．０ｇ−１６０．９ｇ＝１７．１ｇとなり、第２トナー使用量が第１トナー使用量より多いため（第１閾値である１５ｇより多いため）、用紙上にパッチ画像を作成して、パッチ画像の画像濃度を検出した。
用紙上のパッチ画像の画像濃度を検出した。画像濃度は、狙いの反射濃度１．４５から１．６の範囲に入っていたため、トナー付着量の制御点の変更を行わず、機内を確認したところ、現像剤が耐久仕様を超えた状態であったため、機内のトナー飛散、現像サクションボックス内のトナーの増加が確認できた。なお、画像濃度が反射濃度１．４５から１．６の範囲に入っていない場合、トナー付着量の制御点の変更を行う予定であった。
【０１０２】
以上の実施例では、第２トナー使用量の変化に対する処理を的確にかつ早期に行うことができた。
【０１０３】
今回の実験では、第１トナー使用量からの計算結果で第１および第２の閾値を設定したが、機械による単位時間当たりのトナー補給量のばらつきが大きい場合には第２トナー使用量の計算値が変わるため、絶対値での判断が困難な場合も考えられる。その場合には、機械の初期状態での測定結果（初期値）からの差分で閾値を設けることによって、初期からの差分がある一定以上となった場合に、差分が一定以上となった原因を推定するために、パッチ画像を形成することも可能である。また、閾値はトナー重量で決めているが、第１トナー使用量に対する比率で設定しても良い。
【０１０４】
［比較例］
比較例として、用紙上の画像濃度を検出するための画像濃度検出部を有しない機械は、第２トナー使用量が第１トナー使用量より増加しているか否かを判断できるが、トナー付着量検出部が異常か否かの判断はできなかった。第２トナー使用量が第１トナー使用量より増加していることの判断で、画像濃度が正常であるか否かの判断をすることなく、トナー付着量の制御点を変更する制御を行った。その結果、画像濃度の低下の不具合を発生してしまった。その理由は、トナー付着量の制御が正常あり、画像濃度が正常であるためであった。画像濃度が正常である場合には、機内のトナー飛散などが原因であるため、サービスに連絡する対処を行うべきであった。
【０１０５】
以上の比較例では、トナー付着量を適正に制御することができなかった。
【０１０６】
なお、上記の実施例は、タンデム構成の機械を用いたが、シングル機であってもよく、画像形成装置の下流側に用紙上のパッチ画像の画像濃度を検出するための画像濃度検出部を設け、タンデム構成の機械と同様に実施した結果、パッチ画像の画像濃度が正常でない場合にトナー付着量の制御点を変更し、パッチ画像の画像濃度が正常である場合にトナー付着量の制御点を変更しなかった。これにより、トナー付着量を適正に制御することができた。
【符号の説明】
【０１０７】
１  画像形成装置
１０  画像読取部
２０  操作表示部
２１  表示部
２２  操作部
３０  画像処理部
４０  画像形成部
５０  用紙搬送部
６０  定着部
７１  通信部
７２  記憶部
７４  トナー濃度検出部
７６  トナー付着量検出部
７８  画像濃度検出部
１００  制御部
１０１  ＣＰＵ
１０２  ＲＯＭ
１０３  ＲＡＭ
４１２  現像装置
４１２ａ  トナーボトル
４１２ｂ  トナー補給部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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