(57)【要約】【課題】トナー濃度異常に対する処置の作業効率を向上させることが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、像担持体である転写ベルトに形成されたトナー像を用紙に転写する。画像形成装置は、ＩＤＣセンサーと、判別部とを備える。ＩＤＣセンサーは、入力階調値の異なる複数のパッチ画像の各々のトナー濃度値を検出する。判別部は、複数のパッチ画像の各々の入力階調値と検出されたトナー濃度値との対応関係を示す検出階調特性に基づいて、トナー濃度異常の発生原因を判別する。【選択図】図９
2019203920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成されたトナー像を用紙に転写する画像形成装置であって、
入力階調値の異なる複数のパッチ画像の各々のトナー濃度値を検出するための検出部と、
前記複数のパッチ画像の各々の入力階調値と前記検出部によって検出されたトナー濃度値との対応関係を示す検出階調特性に基づいて、トナー濃度異常の発生原因を判別する判別処理を行なうための判別部とを備える、画像形成装置。
【請求項２】
前記検出部は、前記像担持体上の前記複数のパッチ画像のトナー濃度値を検出する、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記検出部は、前記用紙上の前記複数のパッチ画像のトナー濃度値を検出する、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記検出部はスキャナーである、請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記判別部は、前記検出階調特性の傾きに基づいて、前記発生原因を判別する、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記判別部は、前記検出階調特性を複数の階調範囲に分割し、前記複数の階調範囲の各々における傾きに基づいて、前記発生原因を判別する、請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記判別部は、前記検出階調特性の切片に基づいて、前記発生原因を判別する、請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記判別部は、前記検出階調特性と、前記画像形成装置が正常であるときの基準階調特性との差に基づいて、前記発生原因を判別する、請求項１から７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
感光体と、
前記感光体に光を照射して前記感光体の表面に静電潜像を形成する露光装置と、
前記感光体にトナーを供給して、前記静電潜像からトナー像を形成する現像装置と、
前記感光体に形成されたトナー像を前記像担持体に転写させる転写装置とをさらに備え、
前記判別部は、前記露光装置の異常、前記現像装置の異常、および前記転写装置の異常を含む複数の発生原因候補の中から前記検出階調特性に対応する発生原因候補を前記発生原因として選択する、請求項１から８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記判別部は、複数の発生原因候補の中から前記検出階調特性に対応する発生原因候補を前記発生原因として選択し、
前記複数の発生原因候補は、階層構造に分類されており、
前記複数のパッチ画像は、Ｍ個の第１パッチ画像と、Ｎ個の第２パッチ画像とを含み、
Ｍは３以上であり、ＮはＭより大きく、
前記判別部は、前記複数の発生原因候補のうち上位階層に分類される発生原因候補の中から、前記Ｍ個の第１パッチ画像の各々の入力階調値と前記検出部によって検出されたトナー濃度値との対応関係を示す第１検出階調特性に対応する発生原因候補を抽出した後、抽出された発生原因候補の下位階層に分類される発生原因候補の中から、前記Ｎ個の第２パッチ画像の各々の入力階調値と前記検出部によって検出されたトナー濃度値との対応関係を示す第２検出階調特性に対応する発生原因候補を前記発生原因として選択する、請求項１から８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記判別部は、前記画像形成装置の環境、稼働状況および運転条件の少なくとも１つを示す変動要因情報に基づいて、前記検出階調特性を補正する、請求項１から１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記変動要因情報は、温度、湿度、気圧、印刷枚数、運転時間、現像条件、転写条件の少なくとも１つを示す、請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
階調特性の異なる複数の学習データを用いて機械学習アルゴリズムを実行することにより、トナー濃度異常の発生原因を判別するための判別モデルを生成する生成部をさらに備え、
前記判別部は、前記検出階調特性を前記判別モデルに適用することにより、前記発生原因を判別する、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記機械学習アルゴリズムは、分類木またはランダムフォレストを用いるアルゴリズムである、請求項１３に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記トナー像の濃度が規定範囲内である場合にを調整するための濃度調整部をさらに備え、
前記判別部は、前記トナー像の濃度が前記規定範囲外である場合に、前記判別処理を開始する、請求項１から１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記判別部は、印刷枚数が規定枚数に達した場合に、前記判別処理を開始する、請求項１から１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記判別部は、開始指示の入力を受け付けたときに、前記判別処理を開始する、請求項１から１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記判別部によって判別された前記発生原因を通知する通知部をさらに備える、請求項１から１７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１９】
前記判別部によって判別された前記発生原因が予め定められた原因である場合に画像形成を停止させるための停止制御部をさらに備える、請求項１から１８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【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】
従来、電子写真方式の画像形成装置が知られている。画像形成装置においては、感光体に帯電電圧を印可することで当該感光体の表面が帯電され、帯電された感光体の表面を露光装置によって露光することで当該感光体の表面に潜像が形成される。潜像が形成された感光体の表面にトナーを付着させることで当該感光体の表面にトナー像が現像され、当該トナー像が用紙に転写される。このような画像形成装置において、トナー像の濃度は、露光条件の変動、現像条件の変動、転写条件の変動などの様々な原因によって変動する。
【０００３】
トナー濃度の変動量が小さい場合には、トナー濃度を調整するための濃度調整処理が行なわれる。しかしながら、トナー濃度の変動量が調整可能な範囲を超える場合には、画像形成装置の修理が必要となる。
【０００４】
特開２００８−１０２４７４号公報（特許文献１）には、トナー濃度の検出値に基づいて画像形成装置の故障を判定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１０２４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
トナー濃度の変動量が調整可能な範囲を超えるトナー濃度異常が生じた場合、サービスマンは、画像形成装置が設置された場所まで出動し、トナー濃度異常の原因を特定する。サービスマンは、当該原因に応じた処置を画像形成装置に対して施す。トナー濃度異常は、様々な原因によって生じる。そのため、原因の特定に時間がかかる。さらに、サービスマンは、様々な原因に応じた処置を行なうための大量の部品を持って出動する必要がある。このように、トナー濃度異常に対する処置の作業効率が悪い。
【０００７】
本開示は上述のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、トナー濃度異常に対する処置の作業効率を向上させることが可能な画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ある局面に従うと、像担持体に形成されたトナー像を用紙に転写する画像形成装置は、入力階調値の異なる複数のパッチ画像の各々のトナー濃度値を検出するための検出部と、複数のパッチ画像の各々の入力階調値と検出部によって検出されたトナー濃度値との対応関係を示す検出階調特性に基づいて、トナー濃度異常の発生原因を判別する判別処理を行なうための判別部とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、トナー濃度異常に対する処置の作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る画像形成装置１の全体構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】入力階調値と、出力されたトナー濃度値との関係を示す階調特性の概念図である。
【図４】実施の形態１に係る制御装置の構成を機能的に説明するための図である。
【図５】トナー濃度異常の発生原因を判別するための形成されるパッチ画像の一例を示す図である。
【図６】トナー濃度異常の発生原因を判別するための形成されるパッチ画像の別の例を示す図である。
【図７】トナー濃度異常の発生原因を判別するための形成されるパッチ画像のさらに別の例を示す図である。
【図８】実施の形態１に係る制御装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】検出階調特性の一例を示す図である。
【図１０】具体例１の対応情報を示す図である。
【図１１】トナー濃度異常の発生原因の通知画面の一例を示す図である。
【図１２】検出階調特性の別の例を示す図である。
【図１３】具体例２の対応情報の一例を示す図である。
【図１４】具体例２の対応情報の別の例を示す図である。
【図１５】相対的に少ない個数のパッチ画像から得られる階調特性の一例を示す図である。
【図１６】相対的に多い個数のパッチ画像から得られる階調特性の一例を示す図である。
【図１７】トナー濃度異常の発生原因候補の分類構造の一例を示す図である。
【図１８】１段階目の処理で用いられる第１対応情報の一例を示す図である。
【図１９】２段階目の処理で用いられる第２対応情報の一例を示す図である。
【図２０】実施の形態２に係る制御装置の処理の前半の流れを示すフローチャートである。
【図２１】実施の形態２に係る制御装置の処理の後半の流れを示すフローチャートである。
【図２２】実施の形態３に係る制御装置の構成を機能的に説明するための図である。
【図２３】通常環境時と高湿環境時との階調特性の変動を示す図である。
【図２４】処置テーブルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態に係る画像形成装置について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。
【００１２】
＜実施の形態１＞
（画像形成装置の全体構成）
図１は、実施の形態１に係る画像形成装置１の全体構成を示す図である。実施の形態１に係る画像形成装置１は、いわゆるカラープリンタである。なお、画像形成装置１は、カラープリンタに限らずモノクロプリンタであってもよく、ファクシミリを加えた複合機（たとえば、ＭＦＰ（Multi Functional Peripheral））であってもよい。
【００１３】
図１に示されるように、画像形成装置１は、画像を読み取るためのスキャナー２１と、画像を形成するためのプリンタ２５とを備える。スキャナー２１は、図示しない原稿台に載置された原稿の画像を読み取る。さらに、スキャナー２１は、プリンタ２５から排出される用紙上に形成された画像を読み取ってもよい。
【００１４】
プリンタ２５は、画像形成部９０（具体的には、画像形成部９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋ）と、ＩＤＣ（Image Density Control）センサー１９，２０と、転写体である転写ベルト３０と、カセット３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃと、従動ローラー３８と、駆動ローラー３９と、タイミングローラー４０と、クリーニングユニット４３と、定着器５０と、制御装置１０１とを備える。
【００１５】
画像形成部９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋは、それぞれ、転写ベルト３０に沿って転写ベルト３０の回転方向の順に配置されている。画像形成部９０Ｙは、トナーボトル１５Ｙから黄色のトナーが供給されて黄色のトナー像を形成する。画像形成部９０Ｍは、トナーボトル１５Ｍからマゼンタ色のトナーが供給されてマゼンタ色のトナー像を形成する。画像形成部９０Ｃは、トナーボトル１５Ｃからシアン色のトナーが供給されてシアン色のトナー像を形成する。画像形成部９０Ｋは、トナーボトル１５Ｋから黒色のトナーが供給されて黒色のトナー像を形成する。
【００１６】
画像形成部９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋは、それぞれ、回転可能に構成されている感光体１０と、帯電装置１２と、露光装置１３と、現像装置１４と、転写装置３２と、クリーニング装置１７とを備える。
【００１７】
帯電装置１２は、感光体１０の表面に接触または非接触で近接する帯電ローラー１１を備える。制御装置１０１によって、帯電ローラー１１に電圧が印可されることで、当該帯電ローラー１１と感光体１０の表面との間でコロナ放電が発生し、これにより、周りの気体分子がマイナスにイオン化し、感光体１０の表面が一様にマイナスに帯電する。
【００１８】
露光装置１３は、マイナスに帯電した感光体１０の表面にレーザ光などの光を照射することで、感光体１０の表面を露光する。感光体１０の表面においては、光が照射された部分の電荷が消え、光が照射されなかった部分の電荷のみが残る。露光装置１３は、指定された画像に従って、感光体１０の表面において、画像を形成する部分のみに光を照射して、感光体の表面に潜像（静電潜像）を形成する。このような感光体の表面に潜像を形成する工程を、「露光工程」ともいう。
【００１９】
現像装置１４は、潜像が形成された感光体１０の表面にマイナスの電荷を帯びたトナーを供給して、潜像からトナー像を形成する。現像装置１４には、たとえばマイナス極性の直流現像バイアス、または交流電圧にマイナス極性の直流電圧が重畳された現像バイアスが印加される。その結果、感光体１０の表面において、露光装置１３によって形成された潜像にトナーが付着することで、トナー像が現像される。たとえば、感光体１０の表面においては、黄色のトナー像、マゼンタ色のトナー像、シアン色のトナー像、および黒色のトナー像が順に重ねられながら現像される。このような感光体の表面にトナー像を現像する工程を、「現像工程」ともいう。なお、現像方式はトナーとキャリアとからなる２成分現像方式でも、キャリアを含まない１成分現像方式でも良い。
【００２０】
転写装置３２は、感光体１０に形成されたトナー像を像担持体である転写ベルト３０に転写させる。転写装置３２は、感光体１０の表面に接触または非接触で近接する転写ローラー３１を備える。制御装置１０１によって、トナーと逆極性（プラス）の電圧が転写ローラー３１に印可されることで、感光体１０の表面に付着するマイナスの電荷を帯びたトナーが転写ローラー３１に引き寄せられる。これにより、フルカラーのトナー像が転写ベルト３０に転写される。このようなトナー像を転写ベルト３０に転写させる工程を、「転写工程」ともいう。なお、転写工程において転写ローラー３１に印可される電圧を、「転写電圧」ともいう。
【００２１】
クリーニング装置１７は、転写工程後の感光体１０の表面にゴム状のクリーニングブレード４２を押し当てることで、感光体１０の表面に残留するトナーを取り除く。このような感光体の表面に残っているトナーを取り除く工程を、「クリーニング工程」ともいう。
【００２２】
転写ベルト３０は、従動ローラー３８と駆動ローラー３９とに架けられている。駆動ローラー３９は、図示しないモータに接続されており、制御装置１０１が当該モータを制御することによって、駆動ローラー３９が回転する。転写ベルト３０および従動ローラー３８は、駆動ローラー３９に連動して回転する。これにより、転写ベルト３０上のトナー像が転写ローラー３３に送られる。
【００２３】
カセット３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃのそれぞれには、異なる大きさの用紙がセットされる。用紙は、カセット３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃのいずれかから１枚ずつタイミングローラー４０によって搬送経路４１に沿って転写ローラー３３に送られる。
【００２４】
転写ローラー３３は、転写ベルト３０上のトナー像を用紙に二次転写する。転写ローラー３３への用紙の搬送タイミングは、転写ベルト３０上のトナー像の位置に合わせてタイミングローラー４０によって制御される。その結果、転写ベルト３０上のトナー像は、用紙の適切な位置に転写される。
【００２５】
定着器５０は、定着器５０を通過する用紙を加圧および加熱する。これにより、トナー像は用紙に定着する。その後、用紙は、トレー４８に排出される。
【００２６】
クリーニングユニット４３は、転写ベルト３０から用紙へのトナー像の転写後に転写ベルト３０の表面に残留するトナーを回収する。回収されたトナーは、図示しない搬送スクリュによって搬送され、図示しない廃棄用のトナー容器に貯められる。
【００２７】
ＩＤＣセンサー１９，２０は、反射型フォトセンサーからなる光強度センサーである。ＩＤＣセンサー１９は、転写ベルト３０上に形成されるトナー像の濃度値（以下、「トナー濃度値」という）を検出する。ＩＤＣセンサー１９は、転写ベルト３０の表面からの反射光強度を測定し、測定した反射光強度に基づいてトナー濃度値を検出する。ＩＤＣセンサー２０は、用紙上に転写されたトナー濃度を検出する。ＩＤＣセンサー２０は、用紙の表面からの反射光強度を測定し、測定した反射光強度に基づいてトナー濃度値を検出する。
【００２８】
制御装置１０１は、プリンタ２５が備える各部の動作を制御する。さらに、制御装置１０１は、トナー濃度の変動の発生原因を判別する処理を行なう。
【００２９】
（画像形成装置のハードウェア構成）
図２は、実施の形態１に係る画像形成装置１のハードウェア構成を示すブロック図である。図２に示されるように、画像形成装置１は、制御装置１０１と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）１０３と、ネットワークインターフェイス１０４と、操作パネル１０５と、スキャナー２１と、ＩＤＣセンサー１９と、温湿度センサー２２と、画像形成部９０と、記憶装置１２０とを含む。
【００３０】
制御装置１０１は、たとえば、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などである。
【００３１】
制御装置１０１は、制御プログラム１２２などの各種プログラムを実行することで画像形成装置１の動作を制御する。なお、制御プログラム１２２には、制御装置１０１が後述するトナー濃度の変動の発生原因を判別する処理を実行するときに必要となるプログラムが含まれる。制御装置１０１は、制御プログラム１２２の実行命令を受け付けたことに基づいて、記憶装置１２０からＲＡＭ１０３に制御プログラム１２２を読み出す。ＲＡＭ１０３は、ワーキングメモリとして機能し、制御プログラム１２２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。
【００３２】
ネットワークインターフェイス１０４には、図示しないアンテナなどが接続されている。ネットワークインターフェイス１０４は、アンテナを介して、外部の通信機器との間で無線通信によってデータの送受信を行う。なお、ネットワークインターフェイス１０４は、有線を介して、電線や光ファイバなどの有線を介して、外部の通信機器との間で有線通信によってデータの送受信を行ってもよい。外部の通信機器には、たとえば、スマートフォンなどの携帯通信端末、あるいはサーバなどが含まれる。画像形成装置１は、ネットワークインターフェイス１０４を介してサーバから制御プログラム１２２をダウンロードするように構成されてもよい。
【００３３】
操作パネル１０５は、図示しないディスプレイと図示しないタッチパネルとを含む。タッチパネルはディスプレイに貼り付けられており、画像形成装置１は、タッチパネルに対する操作を受け付ける。
【００３４】
記憶装置１２０は、たとえば、ハードディスクおよびＳＳＤ（Solid State Drive）などの記憶装置である。記憶装置１２０は、画像形成装置１に内蔵されるものであってもよいし、画像形成装置１に外付けされるものであってよい。制御プログラム１２２は、記憶装置１２０に格納されるが、制御プログラム１２２の格納場所は記憶装置１２０に限らず、制御装置１０１の記憶領域（たとえば、キャッシュなど）、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、および外部の通信機器（たとえば、サーバ）などに格納されていてもよい。
【００３５】
制御プログラム１２２は、単体のプログラムとして存在するものではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて存在するものであってもよい。
【００３６】
さらに、制御プログラム１２２によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよいし、少なくとも１つのサーバが制御プログラム１２２の処理の一部を実行するいわゆるクラウドサービスのような形態で画像形成装置１が構成されてもよい。
【００３７】
（トナー濃度異常の発生原因の判別原理）
本実施の形態の制御装置１０１は、トナー濃度異常が発生したときに、トナー濃度異常の発生原因を判別する。以下に、発生原因を判別する原理について説明する。
【００３８】
図３は、入力階調値と、出力されたトナー濃度値との関係を示す階調特性の概念図である。図３において、実線は、画像形成装置１の各部が正常に動作しているときの階調特性を示す。２つの破線は、画像形成装置１のいずれかの部位において異常が生じているときの階調特性を示す。さらに、２つの破線は、異常が生じている部位または当該部位の異常の種類が互いに異なる階調特性を示す。
【００３９】
図３に示されるように、画像形成装置１のいずれかの部位（たとえば、露光装置１３、現像装置１４、転写装置３２など）に異常が生じると、階調特性の形状は、正常時から変化する。さらに、階調特性の形状は、画像形成装置１において異常が生じている部位または当該部位の異常の種類によっても変化する。そのため、制御装置１０１は、階調特性の形状を確認することにより、画像形成装置１において異常が生じている部位または当該部位の異常の種類を、トナー濃度異常の発生原因として判別することができる。具体的には、制御装置１０１は、階調特性の形状の特徴を示すパラメータ（以下、「形状パラメータ」という）に基づいて、トナー濃度異常の発生原因を判別する。形状パラメータは、傾き、切片、正常時の階調特性（以下、「基準階調特性」という）との差などを含む。
【００４０】
（制御装置の機能構成）
図４は、実施の形態１に係る制御装置の構成を機能的に説明するための図である。図４には、制御装置１０１の周辺の構成についても示される。
【００４１】
記憶装置１２０は、トナー濃度異常の発生原因を判別するための対応情報１２４を予め記憶している。対応情報１２４は、トナー濃度異常の発生原因となり得る複数の発生原因候補の各々について、当該発生原因候補を識別する識別情報と、当該発生原因候補が生じているときの階調特性が取り得る形状パラメータの数値範囲とを対応付けた情報である。対応情報１２４は、予め実験等により生成され、記憶装置１２０に格納される。
【００４２】
制御装置１０１は、主な機能を発揮する機能部として、濃度調整部１１１と、判別部１１２と、通知部１１３と、停止制御部１１４とを有する。
【００４３】
濃度調整部１１１は、画像形成部９０にパッチ画像を形成させ、ＩＤＣセンサー１９によって検出された当該パッチ画像のトナー濃度値に基づいて、現像装置１４の現像電圧等を制御することにより、トナー濃度の安定化調整を行なう。ただし、濃度調整部１１１は、ＩＤＣセンサー１９によって検出されるトナー濃度値が規定範囲外である場合、安定化調整でも十分に調整できないと判断し、判別部１１２に対してトナー濃度異常の発生原因の判別指示を出力する。
【００４４】
判別部１１２は、濃度調整部１１１から判別指示を受けると、トナー濃度異常の発生原因の判別処理を実行する。判別部１１２は、入力階調値が異なる複数のパッチ画像を画像形成部９０に形成させ、ＩＤＣセンサー１９によって検出された当該パッチ画像のトナー濃度値を取得する。判別部１１２は、複数のパッチ画像の各々の入力階調値と検出されたトナー濃度値との対応関係を示す検出階調特性の形状パラメータの値を算出する。具体的には、判別部１１２は、複数のパッチ画像の各々の入力階調値とトナー濃度値との関係を近似した近似線の傾き、切片、基準階調特性を示す曲線との差などの値を、形状パラメータの値として算出する。近似線は、単純な１次式で示される直線であってもよいし、２次式または３次式で示される曲線であってもよい。判別部１１２は、算出した形状パラメータの値に対応する識別情報を対応情報１２４から読み出し、読み出した識別情報で示される発生原因候補を、トナー濃度異常の発生原因として判別する。
【００４５】
通知部１１３は、判別部１１２によって判別されたトナー濃度異常の発生原因を操作パネル１０５に通知する。もしくは、通知部１１３は、ネットワークインターフェイス１０４を用いて、判別されたトナー濃度異常の発生原因を外部端末に通知してもよい。
【００４６】
停止制御部１１４は、判別部１１２によって判別されたトナー濃度異常の発生原因が予め定められた原因である場合に、画像形成部９０の動作を停止させる。予め定められた原因は、たとえば転写装置３２の転写電圧異常などトナー濃度を大きく変動させる原因である。一方、トナー濃度の変動が緩やかな原因（たとえば転写ローラー３１の経年劣化）である場合、即座に画像形成部９０の動作を停止させる必要がないため、当該原因は予め定められた原因に含まれない。停止制御部１１４は、画像形成部９０の動作を停止させる必要となる当該予め定められた原因を示す停止条件情報を予め記憶している。停止制御部１１４は、判別部１１２によって対応情報１２４から読み出された識別情報と一致する停止条件情報が存在する場合に画像形成部９０の動作を停止させる。
【００４７】
（パッチ画像）
図５は、トナー濃度異常の発生原因を判別するための形成されるパッチ画像の一例を示す図である。図６は、トナー濃度異常の発生原因を判別するための形成されるパッチ画像の別の例を示す図である。図７は、トナー濃度異常の発生原因を判別するための形成されるパッチ画像のさらに別の例を示す図である。
【００４８】
図５，図６に示されるように、画像形成部９０は、たとえば、現像装置１４の現像バイアス電圧を入力階調値に応じた値に設定し、ベタ状のパッチ画像６０を形成する。パッチ画像６０のサイズは、たとえば１０ｍｍ角である。図５に示す例では３個のパッチ画像６０が形成され、図６に示す例では６個のパッチ画像６０が形成される。パッチ画像６０の個数が多いほど、判別部１１２は、精度の高い階調特性を得ることができ、トナー濃度の発生原因を精度良く判別することができる。
【００４９】
もしくは、図７に示されるように、画像形成部９０は、入力階調値に応じた密度の網点で構成されたパッチ画像６０を形成してもよい。ＩＤＣセンサー１９は、パッチ画像６０の平均的なトナー濃度値を検出する。
【００５０】
（制御装置の処理の流れ）
図８は、実施の形態１に係る制御装置の処理の流れを示すフローチャートである。まず、濃度調整部１１１は、トナー濃度異常が発生しているか否かを判断する（ステップＳ１）。具体的には、濃度調整部１１１は、トナー濃度の安定化調整を行なう際に検出されるトナー濃度値が規定範囲外である場合にトナー濃度異常が発生していると判断する。トナー濃度異常が発生していない場合、処理はステップＳ１に戻る。
【００５１】
トナー濃度異常が発生している場合（ステップＳ１でＹＥＳ）、判別部１１２は、画像形成部９０を制御して、入力階調値の異なる複数のパッチ画像６０を形成させる（ステップＳ２）。ＩＤＣセンサー１９は、転写ベルト３０に転写された複数のパッチ画像６０の各々のトナー濃度値を検出する（ステップＳ３）。
【００５２】
判別部１１２は、複数のパッチ画像６０の入力階調値と検出されたトナー濃度値との対応関係を示す検出階調特性の形状パラメータの値を算出する（ステップＳ４）。判別部１１２は、算出した形状パラメータの値が予め定められた正常範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ５）。形状パラメータの値が正常範囲内である場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、制御装置１０１は、画像形成装置１の各部が正常であると判断し、処理を終了させる。
【００５３】
形状パラメータの値が正常範囲外である場合（ステップＳ５でＮＯ）、判別部１１２は、対応情報１２４において、形状パラメータの値に対応する識別情報が存在するか否かを判断する（ステップＳ６）。形状パラメータの値に対応する識別情報が存在しない場合（ステップＳ６でＮＯ）、通知部１１３は、トナー濃度異常の発生原因が不明である旨を通知する（ステップＳ７）。
【００５４】
形状パラメータの値に対応する識別情報が存在する場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、判別部１１２は、形状パラメータの値に対応する識別情報で示される発生原因候補を、トナー濃度異常の発生原因として判別する（ステップＳ７）。次に、通知部１１３は、判別部１１２によって判別されたトナー濃度異常の発生原因を通知する（ステップＳ９）。
【００５５】
ステップＳ７またはステップＳ９の後、停止制御部１１４は、判別部１１２によって判別されたトナー濃度異常の発生原因が、画像形成部９０を停止すべき予め定められた原因であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。発生原因が予め定められた原因である場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、停止制御部１１４は、画像形成部９０の動作を停止させる（ステップＳ１１）。発生原因が予め定められた原因でない場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、処理は終了する。以下に、制御装置１０１の処理の具体例について説明する。
【００５６】
（処理の具体例１）
図９は、検出階調特性の一例を示す図である。図９において、グラフ線７０は、画像形成部９０が正常であるときの階調特性（基準階調特性）を示す。グラフ線７１は、転写装置３２に異常が生じたときの階調特性を示す。グラフ線７２は、現像装置１４においてトナー帯電不良が生じたときの階調特性を示す。
【００５７】
転写装置３２に異常が生じた場合、感光体１０の表面から転写ベルト３０に転写されるトナー量が減少する。ただし、入力階調値が低い範囲では、そもそも転写すべきトナー量がすくないため、転写装置３２の異常の影響を受けにくく、正常時と同程度のトナー濃度が検出される。しかしながら、入力階調値が高い範囲では、転写装置３２の異常の影響を受けやすく、転写されずに感光体１０上に残るトナー量が多くなり、正常時よりもトナー濃度が低くなる。そのため、図９に示されるように、グラフ線７１の傾きは、グラフ線７０の傾きよりも全体的に小さくなる。特に、中階調範囲において、グラフ線７１の傾きとグラフ線７０の傾きとの差が大きくなる。中階調範囲は、入力階調値が取り得る範囲のうち、傾きの変動の大きい中央付近の範囲であり、予め定められている。
【００５８】
現像装置１４においてトナー帯電不良が生じた場合、感光体１０の表面の潜像に付着するトナー量が多くなる。特に入力階調値が低い範囲において、入力階調値に対応する所望量よりも多いトナー量が潜像に付着しやすくなる。ただし、潜像に付着可能なトナー量には限度があるため、入力階調値が高くなると、階調特性の傾きが小さくなる。そのため、図９に示されるように、グラフ線７２の傾きは、グラフ線７０よりも全体的に小さくなる。中階調範囲において、グラフ線７２の傾きは、グラフ線７０の傾きおよびグラフ線７１の傾きよりも小さくなる。
【００５９】
図１０は、具体例１の対応情報を示す図である。図１０に示されるように、対応情報１２４は、形状パラメータの値として中階調範囲の傾きの値を含む。図１０に示す対応情報１２４は、基準階調特性に対応する１行目のレコードと、２つの発生原因候補に対応する２，３行目のレコードとを含む。１行目のレコードは、識別情報「正常」と、中階調範囲の傾き「０．９〜１．１」とを対応付けた情報である。２行目のレコードは、識別情報「転写装置の異常」と、中階調範囲の傾き「０．４〜０．６」とを対応付けた情報である。３行目のレコードは、識別情報「現像装置のトナー帯電不良」と、中階調範囲の傾き「０．１〜０．３」とを対応付けた情報である。
【００６０】
判別部１１２は、複数のパッチ画像の各々の入力階調値とトナー濃度値との関係を近似した近似曲線を求め、当該近似曲線における中階調範囲の傾きを算出する。
【００６１】
判別部１１２は、算出した中階調範囲の傾きが図１０に示す１行目のレコードの範囲内である場合、画像形成部９０が正常である判別する。判別部１１２は、算出した中階調範囲の傾きが図１０に示す２行目のレコードの範囲内である場合、トナー濃度異常の発生原因が転写装置の異常であると判別する。判別部１１２は、算出した中階調範囲の傾きが図１０に示す３行目のレコードの範囲内である場合、トナー濃度異常の発生原因が現像装置のトナー帯電不良であると判別する。
【００６２】
図１１は、トナー濃度異常の発生原因の通知画面の一例を示す図である。通知部１１３は、判別部１１２によりトナー濃度異常の発生原因が現像装置のトナー帯電不良であると判別された場合、図１１に示されるような画面を操作パネル１０５に表示する。
【００６３】
（処理の具体例２）
階調特性の形状パラメータの数を増やすことにより、より詳細な発生原因の判別が可能となる。
【００６４】
図１２は、検出階調特性の別の例を示す図である。図１２には、図９と同じグラフ線７０〜７２の他にグラフ線７３，７４が示される。グラフ線７３は、露光装置１３に光量大の異常が生じたときの階調特性を示す。グラフ線７４は、露光装置１３に光量小の異常が生じたときの階調特性を示す。
【００６５】
露光装置１３に光量大の異常が生じた場合、感光体１０の表面の潜像に付着するトナー量が多くなる。特に入力階調値が低い範囲において、トナー量が所望量よりも多くなりやすい。ただし、光量がある程度以上大きくなると感光体１０の表面電位に差がない。そのため、入力階調値が高くなると、階調特性は、正常時と同等となる。
【００６６】
露光装置１３に光量小の異常が生じた場合、感光体１０の表面に潜像が形成されにくくなり、トナー濃度が低下する。特に入力階調値が低い範囲において、トナー濃度の低下が著しい。一方、入力階調値が高くなると、潜像が形成されるため、階調特性の傾きが大きくなる。
【００６７】
図１２に示されるように、階調特性の形状は、異常が生じている部位および当該部位の異常の種類に応じて様々に変動する。そこで、判別部１１２は、階調特性を複数の入力階調範囲に分割し、複数の入力階調範囲の各々における傾きに基づいて、トナー濃度の発生原因を判別してもよい。
【００６８】
図１３は、具体例２の対応情報の一例を示す図である。図１３に示されるように、対応情報１２４は、形状パラメータの値として、低階調範囲の傾きの値、中階調範囲の傾きの値、および高階調範囲の傾きの値とを含む。低階調範囲、中階調範囲および高階調範囲は、異常が生じている部位および当該部位の異常の種類を判別することができるように予め定めらている。
【００６９】
判別部１１２は、複数のパッチ画像の各々の入力階調値とトナー濃度値との関係を近似した近似曲線を求め、当該近似曲線における低階調範囲、中階調範囲および高階調範囲の各々の傾きを算出する。判別部１１２は、算出した中階調範囲の傾きに対応する発生原因候補をトナー濃度異常の発生原因として判別すればよい。これにより、より詳細な発生原因を判別することができる。
【００７０】
なお、図１３に示す対応情報１２４では、識別情報「現像装置のトナー帯電不良」に対応する低階調範囲、中階調範囲および高階調範囲の各々の傾きの範囲の一部と、識別情報「露光装置の光量大異常」に対応する低階調範囲、中階調範囲および高階調範囲の各々の傾きの範囲の一部とが重複する。そのため、判別部１１２は、検出階調特性に対応する低階調範囲、中階調範囲および高階調範囲の各々の傾きが当該重複範囲内である場合、「現像装置のトナー帯電不良」および「露光装置の光量大異常」の両方を発生原因として判別してもよい。
【００７１】
「現像装置のトナー帯電不良」と「露光装置の光量大異常」とを判別可能なようにさらに形状パラメータを増やしてもよい。
【００７２】
図１４は、具体例２の対応情報の別の例を示す図である。図１４に示されるように、対応情報１２４は、形状パラメータの値として、低階調範囲の傾きの値、中階調範囲の傾きの値、および高階調範囲の傾きの値の他に、高階調範囲における基準階調特性（図１２のグラフ線７０）との差の値とを含む。上述したように、露光装置１３に光量大の異常が生じた場合であっても、光量がある程度以上大きくなると感光体１０の表面電位に差がない。そのため、図１４に示されるように、露光装置１３に光量大の異常が生じたときの高階調範囲における検出階調特性と基準階調特性との差の値は、現像装置１４にトナー帯電不良が生じたときの高階調範囲における検出階調特性と基準階調特性との差の値よりも小さい。図１４に示す対応情報１２４を用いることにより、判別部１１２は、トナー濃度異常の発生原因として、「現像装置のトナー帯電不良」と「露光装置の光量大異常」とを判別することができる。
【００７３】
なお、対応情報１２４は、形状パラメータの値として、階調特性の切片の値を含んでもよい。
【００７４】
（利点）
上記のように、画像形成装置１は、像担持体である転写ベルト３０に形成されたトナー像を用紙に転写する。画像形成装置１は、ＩＤＣセンサー１９と、判別部１１２とを備える。ＩＤＣセンサー１９は、入力階調値の異なる複数のパッチ画像６０の各々のトナー濃度値を検出する。判別部１１２は、複数のパッチ画像の各々の入力階調値と検出されたトナー濃度値との対応関係を示す検出階調特性に基づいて、トナー濃度異常の発生原因を判別する。
【００７５】
上記の構成によれば、トナー濃度異常の発生原因が自動的に判別される。そのため、サービスマンによるトナー濃度異常の原因の特定に要する時間を短縮できる。さらに、サービスマンは、判別された原因に応じた処置を行なうための部品を持って出動すればよい。これにより、トナー濃度異常に対する処置の作業効率を向上させることができる。
【００７６】
ＩＤＣセンサー１９は、転写ベルト３０上の複数のパッチ画像６０のトナー濃度値を検出する。これにより、露光工程から転写工程までの中からトナー濃度異常の発生原因を判別すればよい。
【００７７】
判別部１１２は、たとえば、検出階調特性の傾き、切片、画像形成装置１が正常であるときの基準階調特性との差の少なくとも１つに基づいて、発生原因を判別する。傾き、切片および基準階調特性との差は、検出階調特性の形状の特徴を示す。上述したように、画像形成部９０の異常が生じている部位および当該部位の異常の種類に応じて検出階調特性の形状が変化する。そのため、検出階調特性の形状の特徴を示すこれらの形状パラメータを用いることにより、判別部１１２は、トナー濃度異常の発生原因と精度良く判別することができる。
【００７８】
判別部１１２は、検出階調特性を複数の階調範囲に分割し、複数の階調範囲の各々における傾きに基づいて、発生原因を判別してもよい。これにより、より精度良く発生原因を判別できる。
【００７９】
判別部１１２は、露光装置１３の異常、現像装置１４の異常、および転写装置３２の異常を含む複数の発生原因候補の中から検出階調特性に対応する発生原因候補を発生原因として選択する。これにより、判別部１１２は、容易に発生原因を判別できる。
【００８０】
画像形成装置１は、トナー像の濃度が規定範囲内である場合に、トナー像の濃度を調整するための濃度調整部１１１をさらに備える。判別部１１２は、トナー像の濃度が規定範囲外である場合に、判別処理を開始する。これにより、トナー濃度異常が発生していると推定されるタイミングで、トナー濃度異常の発生原因が判別される。
【００８１】
画像形成装置１は、判別部１１２によって判別された発生原因を通知する通知部１１３をさらに備える。これにより、サービスマンは、トナー濃度異常の発生原因を容易に確認することができる。
【００８２】
画像形成装置１は、判別部１１２によって判別された発生原因が予め定められた原因である場合に画像形成を停止させるための停止制御部１１４をさらに備える。これにより、画像形成部９０の動作を停止すべき原因を予め定めらておくことにより、判別部１１２によって判別された発生原因が予め定められた原因である場合に即座に画像形成部９０の動作を停止することができる。
【００８３】
＜実施の形態２＞
実施の形態２に係る画像形成装置は、実施の形態１に係る画像形成装置１の変形例である。実施の形態１では、判別部１１２は、複数のパッチ画像から得られる１つの検出階調特性に基づいてトナー濃度異常の発生原因を判別する。このとき、複数のパッチ画像の数が多いほど発生原因の判別精度が向上するが、判別処理の負荷が大きくなる。そのため、実施の形態２では、判別部１１２は、相対的に少ない個数のパッチ画像を用いて発生原因候補を絞り込む１段階目の処理を行なった後、相対的に多い個数のパッチ画像を用いて発生原因を判別する２段階目の処理を行なう。
【００８４】
図１５は、相対的に少ない個数のパッチ画像から得られる階調特性の一例を示す図である。図１６は、相対的に多い個数のパッチ画像から得られる階調特性の一例を示す図である。図１５および図１６において、グラフ線７０は、画像形成部９０が正常であるときの基準階調特性を示す。図１５において、グラフ線７２は、転写装置３２に異常が生じているときの階調特性を示す。図１６において、グラフ線７２１は、転写装置３２において転写電圧異常が生じているときの階調特性を示す。グラフ線７２２は、転写装置３２の転写ローラー３１が劣化しているときの階調特性を示す。グラフ線７２３は、転写装置３２にニップ不良が生じているときの階調特性を示す。
【００８５】
図１５に示されるように、入力階調値が低い第１階調範囲では、転写装置３２に異常が生じているときの階調特性と基準階調特性とに大きな差はない。しかしながら、入力階調値が第１階調範囲よりも高い第２階調範囲では、感光体１０から転写ベルト３０に全てのトナーを転写させるための能力が不足し、トナー濃度が低下する。そのため、第２階調範囲では、転写装置３２に異常が生じているときの階調特性の傾きは、基準階調特性の傾きよりも小さくなる。
【００８６】
図１６に示されるように、転写装置３２に異常が生じている場合、第２階調範囲におけつ平均的な傾きは、異常の種類にかかわらず同程度である。しかしながら、転写装置３２の異常の種類によって、第２階調範囲における階調特性の形状が異なる。
【００８７】
転写電圧異常が生じている場合、第２階調範囲の中の入力階調値が低い第３階調範囲では、正常時と同様にトナーを転写することができる。しかしながら、転写できるトナー量が制限されるため、第２階調範囲の中の入力階調値が高い第４階調範囲では転写されるトナー量が飽和する。そのため、図１６に示すグラフ線７２１の傾きは、第３階調範囲では基準階調特性の傾きと同等であり、第４階調範囲では基準階調特性よりも小さくなる。
【００８８】
転写ローラー３１が劣化している場合には、入力階調値にかかわらず転写性能が低下する。そのため、図１６に示すグラフ線７２２の傾きは、第３階調範囲および第４階調範囲において略一定である。
【００８９】
ニップ不良が生じている場合、感光体１０上のトナー量がある程度まで多くならないと、転写ベルト３０に十分に転写されない。入力階調値が高くなり、感光体１０上のトナー量が増大するにつれ、転写量が急に増加する。そのため、図１６に示すグラフ線７２３の傾きは、第３階調範囲では小さく、第４階調範囲では大きくなる。
【００９０】
パッチ画像の個数が少ない場合、転写電圧異常が生じている場合の階調特性、転写ローラー３１の劣化が生じている場合の階調特性および転写装置３２のニップ不良が生じている場合の階調特性は、略同じ形状を有する（図１５参照）。そのため、これら３つのトナー濃度異常の発生原因は、同一の項目として分類される。しかしながら、パッチ画像の個数が多い場合、これら３つのトナー濃度異常の発生原因に対応する階調特性の形状に違いが生じる。そのため、これら３つのトナー濃度異常の発生原因は、別々の項目として分類される。
【００９１】
図１７は、トナー濃度異常の発生原因候補の分類構造の一例を示す図である。トナー濃度異常の発生原因候補を階調特性の形状に応じて分類する場合、複数の発生原因候補は、階調特性を求めるためのパッチ画像の個数に応じて階層構造に分類される。すなわち、下位階層の発生原因候補「転写電圧異常」、「転写ローラー劣化」および「ニップ不良」は、パッチ画像の個数が多い場合には別々に分類されるが、パッチ画像の個数が少ない場合には上位階層の発生原因候補「転写装置の異常」として共通に分類される。
【００９２】
判別部１１２は、１段階目の処理において、上位階層に分類される発生原因候補の中から、Ｍ個（Ｍは３以上の整数）の第１パッチ画像の各々の入力階調値とトナー濃度との対応関係を示す第１検出階調特性に対応する発生原因候補を抽出する。その後の２段階目の処理において、判別部１１２は、抽出された発生原因候補の下位階層に分類される発生原因候補の中から、Ｎ（＞Ｍ）個の第２パッチ画像の各々の入力階調値とトナー濃度との対応関係を示す第２検出階調特性に対応する発生原因候補を選択する。判別部１１２は、選択した発生原因候補を、トナー濃度異常の発生原因として判別する。
【００９３】
図１８は、１段階目の処理で用いられる第１対応情報の一例を示す図である。第１対応情報１２４１は、上位階層の発生原因候補を識別する識別情報と、第１形状パラメータの値とを対応付けた情報である。第１対応情報１２４１は、予め実験等により生成され、記憶装置１２０に格納される。図１８に示す例では、第１形状パラメータは、第１階調範囲における階調特性の傾きと、第２階調範囲における階調特性の傾きと、階調特性の切片とを含む。第１階調範囲および第２階調範囲は、図１５に示されるように、少ない個数（Ｍ個）の第１パッチ画像から得られる第１検出階調特性でも有意な値が得られるように予め定められる。
【００９４】
判別部１１２は、１段階目の処理において得られた第１検出階調特性から算出される第１形状パラメータの値に対応する上位階層の発生原因候補を第１対応情報から抽出する。
【００９５】
図１９は、２段階目の処理で用いられる第２対応情報の一例を示す図である。第２対応情報１２４２は、下位階層の発生原因候補を識別する識別情報と、第２形状パラメータの値とを対応付けた情報である。第２対応情報１２４２は、図１８に示す第１対応情報１２４１の上位階層の発生原因候補ごとに、予め実験等により生成され、記憶装置１２０に格納される。図１９には、図１８に示す上位階層の発生原因候補「転写装置の異常」に対応する第２対応情報１２４２が示される。図１９に示す例では、第２形状パラメータは、第１階調範囲における階調特性の傾きと、第３階調範囲における階調特性の傾きと、第４階調範囲における階調特性の傾きと、階調特性の切片とを含む。第１階調範囲、第３階調範囲および第４階調範囲は、図１６に示されるように、第１パッチ画像の個数よりも多い第２パッチ画像から得られる第２検出階調特性において有意な値が得られるように予め定められる。
【００９６】
判別部１１２は、１段階目の処理において抽出された発生原因候補の下位階層に対応する第２対応情報から、２段階目の処理において得られた第２検出階調特性から算出される第２形状パラメータの値に対応する発生原因候補を選択する。判別部１１２は、選択した発生原因候補を、トナー濃度異常の発生原因として判別する。
【００９７】
図２０は、実施の形態２に係る制御装置の処理の前半の流れを示すフローチャートである。図２１は、実施の形態２に係る制御装置の処理の後半の流れを示すフローチャートである。
【００９８】
まず、濃度調整部１１１は、トナー濃度異常が発生しているか否かを判断する（ステップＳ１）。ステップＳ１については実施の形態１で説明した通りである。
【００９９】
トナー濃度異常が発生している場合（ステップＳ１でＹＥＳ）、判別部１１２は、画像形成部９０を制御して、入力階調値の異なるＭ個（Ｍは３以上の整数）の第１パッチ画像を形成させる（ステップＳ２１）。ＩＤＣセンサー１９は、転写ベルト３０に転写されたＭ個の第１パッチ画像の各々のトナー濃度値を検出する（ステップＳ２２）。
【０１００】
判別部１１２は、Ｍ個の第１パッチ画像の入力階調値と検出されたトナー濃度値との対応関係を示す第１検出階調特性の第１形状パラメータの値を算出する（ステップＳ２３）。判別部１１２は、算出した第１形状パラメータの値が予め定められた正常範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ２４）。第１形状パラメータの値が正常範囲内である場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、制御装置１０１は、画像形成装置１の各部が正常であると判断し、処理を終了させる。
【０１０１】
第１形状パラメータの値が正常範囲外である場合（ステップＳ２４でＮＯ）、判別部１１２は、第１対応情報において第１形状パラメータの値に対応する識別情報が存在するか否かを判断する（ステップＳ２５）。第１形状パラメータの値に対応する識別情報が存在しない場合（ステップＳ２５でＮＯ）、通知部１１３は、トナー濃度異常の発生原因が不明であると通知する（ステップＳ２６）。
【０１０２】
第１形状パラメータの値に対応する識別情報が存在する場合（ステップＳ２５でＹＥＳ）、判別部１１２は、第１形状パラメータの値に対応する識別情報で示される上位階層の発生原因候補を抽出する（ステップＳ２７）。
【０１０３】
次に、判別部１１２は、画像形成部９０を制御して、入力階調値の異なるＮ個（Ｎ＞Ｍ）の第２パッチ画像を形成させる（ステップＳ２８）。ＩＤＣセンサー１９は、転写ベルト３０に転写されたＮ個の第２パッチ画像の各々のトナー濃度値を検出する（ステップＳ２９）。
【０１０４】
判別部１１２は、Ｎ個の第２パッチ画像の入力階調値と検出されたトナー濃度値との対応関係を示す第２検出階調特性の第２形状パラメータの値を算出する（ステップＳ３０）。判別部１１２は、ステップＳ２７で抽出した上位階層の発生原因候補に対応する第２対応情報において、算出した第２形状パラメータの値に対応する識別情報が存在するか否かを判断する（ステップＳ３１）。第２対応情報において第２形状パラメータの値に対応する識別情報が存在しない場合（ステップＳ３１でＮＯ）、判別部１１２は、ステップＳ２７で抽出した上位階層の発生原因候補をトナー濃度異常の発生原因として判別する（ステップＳ３２）。第２形状パラメータの値に対応する識別情報が存在する場合（ステップＳ３１でＹＥＳ）、判別部１１２は、第２形状パラメータの値に対応する識別情報で示される下位階層の発生原因候補をトナー濃度異常の発生原因として判別する（ステップＳ３３）。
【０１０５】
ステップＳ３２またはステップＳ３３の後、通知部１１３は、判別部１１２によって判別されたトナー濃度異常の発生原因を通知する（ステップＳ３４）。ステップＳ２６またはステップＳ３４の後、ステップＳ１０，Ｓ１１が実行される。ステップＳ１０，Ｓ１１については実施の形態１で説明した通りである。
【０１０６】
＜実施の形態３＞
実施の形態３に係る画像形成装置は、実施の形態１に係る画像形成装置１の変形例である。実施の形態１に係る画像形成装置では、予め実験等により作成された対応情報を用いて、トナー濃度異常の発生原因が判別される。これに対し、実施の形態３に係る画像形成装置では、機械学習アルゴリズムを使用して生成された判別モデルに検出階調特性を適用して、トナー濃度異常の発生原因が判別される。
【０１０７】
図２２は、実施の形態３に係る制御装置の構成を機能的に説明するための図である。実施の形態３に係る画像形成装置は、図３に示す制御装置１０１の代わりに図２２に示す制御装置１０１ａを備える。制御装置１０１ａは、図３に示す制御装置１０１と比較して、判別部１１２の代わりに判別部１１２ａを備え、さらに生成部１１５を備える点で異なる。
【０１０８】
生成部１１５は、階調特性の異なる複数の学習データを用いて機械学習アルゴリズムを実行することにより、トナー濃度異常の発生原因を判別するための判別モデル１２６を生成する。複数の学習データの一部は、画像形成部９０が正常であるときの階調特性を示し、複数の学習データの残りは、画像形成部９０において異常が発生しているときの階調特性を示す。生成部１１５は、生成した判別モデル１２６を記憶装置１２０に格納する。
【０１０９】
機械学習アルゴリズムは、たとえば、分類木またはランダムフォレストを用いるアルゴリズムである。
【０１１０】
判別部１１２ａは、複数のパッチ画像の各々の入力階調値と検出されたトナー濃度との対応関係を示す検出階調特性を判別モデル１２６に適用することにより、トナー濃度異常の発生原因を判別する。
【０１１１】
実施の形態３の画像形成装置によれば、機械学習アルゴリズムによって生成された判別モデル１２６を用いて発生原因が判別されるため、発生原因の判別精度が向上する。
【０１１２】
＜変形例１＞
トナー濃度は、画像形成装置１の環境、稼働状況および運転条件によっても変動する。以下、通常環境時と高湿環境時との階調特性の変動を例にとり説明する。
【０１１３】
図２３は、通常環境時と高湿環境時との階調特性の変動を示す図である。図２３には、３つの実線のグラフ線８０〜８２が示される。グラフ線８０は、通常環境時であって、かつ画像形成部９０が正常であるときの基準階調特性を示す。グラフ線８１は、通常環境時であって、かつ画像形成部９０に異常が生じているときの階調特性を示す。グラフ線８２は、高湿環境時であって、かつ画像形成部９０に異常が生じているときの階調特性を示す。
【０１１４】
高湿環境時には、トナーの帯電量が低下するため、通常環境時よりもトナー濃度が高くなる。そのため、階調特性を全体的に低下させるような異常が通常環境時に生じたときのグラフ線８１は、基準階調特性を示すグラフ線８０から大きくずれる。したがって、検出階調特性をそのまま用いることにより、トナー濃度異常の発生原因を精度よく判別できる。
【０１１５】
しかしながら、同じ異常が高湿環境時に生じたときのグラフ線８２は、基準階調特性を示すグラフ線８０と重なる。そのため、検出階調特性をそのまま用いると、トナー濃度異常の発生原因を精度よく判別できない可能性がある。
【０１１６】
図２３では湿度変化に伴う階調特性の変動について説明したが、その他の環境（たとえば、温度、気圧など）によっても階調特性は変動し得る。さらに、画像形成装置１の稼働状況（運転時間、印刷枚数など）、運転条件（現像条件（たとえば現像バイアス電圧値）、転写条件（たとえば転写電圧値）など）によっても階調特性は変動し得る。
【０１１７】
以上から、上記の実施の形態１〜３において、判別部１１２，１１２ａは、画像形成装置１の環境、稼働状況および運転条件の少なくとも１つを示す変動要因情報に基づいて、検出階調特性を補正することが好ましい。判別部１１２，１１２ａは、たとえば温湿度センサー２２から環境を示す変動要因情報を取得する。判別部１１２，１１２ａは、制御装置１０１内の画像形成部９０の動作を管理するブロックから稼働状況および運転条件を示す変動要因情報を取得すればよい。変動要因情報は、たとえば、温度、湿度、気圧、印刷枚数、運転時間、現像条件、転写条件の少なくとも１つを示す。
【０１１８】
図２３に示す例では、判別部１１２，１１２ａは、高湿環境時に検出されたグラフ線８２で示される検出階調特性を図２３に示すグラフ線８３のように補正する。これにより、高湿環境時であっても、トナー濃度異常の発生原因を精度良く判別することができる。
【０１１９】
＜変形例２＞
上記の実施の形態１〜３において、記憶装置１２０は、発生原因候補ごとに、当該発生原因候補を示す識別情報と、当該発生原因候補に対する処置方法を示す処置情報とを対応付けた処置テーブルを記憶していてもよい。
【０１２０】
図２４は、処置テーブルの一例を示す図である。図２４に示す処置テーブル１２８では、発生原因候補の識別情報「転写ローラー劣化」に対して、処置情報「転写ローラー交換」が対応付けられている。
【０１２１】
通知部１１３は、判別部１１２，１１２ａによって判別された発生原因に対応する処置情報を当該テーブルから読み出し、読み出した処置情報で示される処置方法を通知してもよい。これにより、サービスマンの作業効率が向上する。
【０１２２】
＜変形例３＞
上記の実施の形態１〜３では、濃度調整部１１１がトナー濃度の安定化調整を行なう際に検出されるトナー濃度値が規定範囲外である場合に、判別部１１２がトナー濃度異常の発生原因の判別処理を開始する。しかしながら、判別部１１２，１１２ａがトナー濃度異常の発生原因の判別処理を開始するタイミングはこれに限定されない。
【０１２３】
たとえば、判別部１１２，１１２ａは、印刷累計枚数が規定枚数に達したタイミングで判別処理を開始してもよい。もしくは、判別部１１２，１１２ａは、操作パネル１０５が開始指示の入力を受け付けたタイミング、または、ネットワークインターフェイスが外部装置から開始指示の入力を受け付けたタイミングで判別処理を開始してもよい。
【０１２４】
＜変形例４＞
上記の実施の形態１〜３では、判別部１１２，１１２ａは、ＩＤＣセンサー１９によって検出された転写ベルト３０上のトナー濃度値を用いてトナー濃度異常の発生原因を判別した。しかしながら、判別部１１２，１１２ａは、ＩＤＣセンサー２０によって検出された用紙上のトナー濃度値を用いてトナー濃度異常の発生原因を判別してもよい。もしくは、判別部１１２，１１２ａは、スキャナー２１によって読み取られた用紙上のトナー濃度値を用いてトナー濃度異常の発生原因を判別してもよい。もしくは、画像形成装置１は、感光体１０上のトナー濃度値を検出するためのＩＤＣセンサーを備えてもよい。この場合、判別部１１２，１１２ａは、感光体１０上のトナー濃度値を用いてトナー濃度異常の発生原因を判別してもよい。
【０１２５】
＜変形例５＞
上記の実施の形態１〜３では、感光体１０上のトナー像は、一旦転写ベルト３０に転写された後に用紙に転写される。しかしながら、単色の画像形成装置の場合には、感光体１０上のトナー像が用紙に転写されてもよい。この場合、用紙が転写体となる。
【０１２６】
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２７】
１  画像形成装置、１０  感光体、１１  帯電ローラー、１２  帯電装置、１３  露光装置、１４  現像装置、１５Ｃ，１５Ｋ，１５Ｍ，１５Ｙ  トナーボトル、１７  クリーニング装置、１９，２０  ＩＤＣセンサー、２１  スキャナー、２２  温湿度センサー、２５  プリンタ、３０  転写ベルト、３１，３３  転写ローラー、３２  転写装置、３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ  カセット、３８  従動ローラー、３９  駆動ローラー、４０  タイミングローラー、４１  搬送経路、４２  クリーニングブレード、４３  クリーニングユニット、４８  トレー、５０  定着器、６０  パッチ画像、９０，９０Ｃ，９０Ｋ，９０Ｍ，９０Ｙ  画像形成部、１０１，１０１ａ  制御装置、１０２  ＲＯＭ、１０３  ＲＡＭ、１０４  ネットワークインターフェイス、１０５  操作パネル、１１１  濃度調整部、１１２，１１２ａ  判別部、１１３  通知部、１１４  停止制御部、１１５  生成部、１２０  記憶装置、１２２  制御プログラム、１２４  対応情報、１２６  判別モデル、１２８  処置テーブル、１２４１  第１対応情報、１２４２  第２対応情報。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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