(57)【要約】【課題】トナー収容容器のトナーの有無の判断を適切なタイミングで実行する画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤を収容し、感光ドラム５１にトナーを付着させてトナー像を形成する現像器５２と、トナー像をシートＰに転写する二次転写部と、トナーを収容するトナーボトル７０から現像器５２にトナーを補給する補給モータ７３と、現像器５２に収容される二成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ２６と、を備える。画像形成装置は、トナー濃度センサ２６で検出したトナー濃度と目標とするトナー濃度との差分値が、シートＰのサイズ及び動作モードに基づいて設定される実行判断条件を満たすか否かに応じて、トナーボトル７０のトナーの有無を判断する処理を実行するタイミングを判断する。【選択図】図２
2017083651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の照射により静電潜像が形成される感光体と、
トナー及びキャリアを含む二成分現像剤を収容し、前記感光体にトナーを付着させて前記静電潜像を現像することで、前記感光体にトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像をシートに転写する転写手段と、
トナーを収容するトナー収容容器から前記現像手段にトナーを補給する補給手段と、
前記現像手段に収容される前記二成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、
前記トナー濃度検出手段で検出したトナー濃度と目標とするトナー濃度との差分値が、前記シートのサイズ及び動作モードに基づいて設定される実行判断条件を満たすか否かに応じて、前記トナー収容容器のトナーの有無を判断する処理を実行するタイミングを判断する判断手段と、
前記判断手段で判断したタイミングで、前記トナー濃度検出手段で検出したトナー濃度に基づいて前記トナー収容容器のトナーの有無を判断する処理を実行する制御手段と、を備えることを特徴とする、
画像形成装置。
【請求項２】
前記トナー濃度検出手段は、所定の周期で前記トナー濃度を検出し、
前記判断手段は、前記差分値が前記実行判断条件を所定回数連続して満たす場合に、前記制御手段に、前記トナー収容容器のトナーの有無を判断する処理を実行させることを特徴とする、
請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記判断手段は、前記シートへ片面印刷を行うか又は両面印刷を行うかに基づいて、前記実行判断条件を設定することを特徴とする、
請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記判断手段は、前記シートへ片面印刷を行う場合より両面印刷を行う場合の方が前記タイミングが早くなるように前記実行判断条件を設定することを特徴とする、
請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記判断手段は、前記シートのサイズが大きいほど前記タイミングが早くなるように前記実行判断条件を設定することを特徴とする、
請求項１〜４のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記判断手段は、前記制御手段が前記トナー収容容器のトナー無しを判断した後に、装置内の前記シートの枚数が多いほど前記タイミングが早くなるように前記実行判断条件を設定することを特徴とする、
請求項１〜５のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記判断手段は、前記差分値が、前記シートのサイズ及び動作モードに基づいて設定される所定の閾値を満たすか否かに応じて、前記タイミングを判断することを特徴とする、
請求項１〜６のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記タイミングで前記補給手段により前記トナー収容容器から前記現像手段に前記トナーを補給させ、その後、前記トナー濃度検出手段で検出したトナー濃度に基づいて前記トナー収容容器のトナーの有無を判断することを特徴とする、
請求項１〜７のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記タイミングで、実行中の処理を中断して、前記トナー収容容器のトナーの有無を判断する処理を実行することを特徴とする、
請求項１〜８のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項１０】
シートを給紙する給紙手段と、
トナーが収容された収容部を有し、前記収容部に収容された前記トナーを用いて前記給紙されたシートに画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段により前記画像が形成された前記シートを格納する格納手段と、
動作モードに関するモード情報を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された前記モード情報に基づいて、前記画像形成手段に、前記シートの第１面に第１画像を形成させる片面印刷と、前記画像形成手段に、前記シートの前記第１面に前記第１画像を形成させ、前記格納手段に、前記シートを格納させ、前記格納手段に格納された前記シートの前記第１面と異なる第２面に第２画像を形成させる両面印刷とを実行する制御手段と、
前記収容部内の前記トナーの量を検知する検知手段と、
前記収容部へトナーを補給するために駆動される駆動手段と、
前記検知手段の検知結果に基づいて前記駆動手段を駆動させる駆動制御手段と、
前記検知手段により検知された前記トナーの量が所定量よりも少ない場合に、前記画像形成手段が前記給紙手段により新たに給紙されたシートに画像を形成することを禁止する禁止手段と、
前記シートに関する情報と前記取得手段により取得された前記モード情報とに基づいて前記所定量を決定する決定手段と、を有し、
前記画像形成手段は、前記禁止手段により前記新たに給紙された前記シートに前記画像を形成することが禁止された状態において、前記格納手段に格納された前記シートに前記画像を形成し、
前記駆動制御手段は、前記画像形成手段が前記新たに給紙された前記シートに前記画像を形成することを禁止した状態において前記駆動手段を駆動させ、
前記禁止手段は、前記画像形成手段が前記新たに給紙された前記シートに前記画像を形成することを禁止した状態において前記検知手段により検知された前記トナーの量に基づいて、前記給紙手段が前記シートを給紙することを再開させるか否かを制御することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、感光体に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像することで画像を形成する。静電潜像の現像には現像器が用いられる。現像器は、フルカラーやマルチカラー画像を形成する場合、画像の色味等の観点から、現像剤に非磁性のトナーと磁性を持つキャリアとを主成分とした二成分現像剤を用いることが多い。
二成分現像剤を用いて画像形成を行う場合、現像によりトナーが消費されることで、現像器内のトナーとキャリアとの比であるＴＤ比が変化する。トナーの帯電特性は、ＴＤ比に依存しており、形成する画像の濃度に影響する。トナーの帯電特性を維持するためには、現像器にトナーを適宜補給してＴＤ比を所定の範囲内に保つ必要がある。そのために、二成分現像剤を用いる場合、トナー補給制御が重要になる。現像器は、トナーボトルからトナーが補給される。トナーボトルは、現像器とは別に設けられており、内部のトナーが無くなると交換される。
【０００３】
特許文献１は、二成分現像剤のＴＤ比を検出するトナー濃度センサを現像器内に設け、トナー濃度センサの検出結果に応じて、トナーボトル内のトナー無しを判断する画像形成装置の発明を開示する。この画像形成装置は、トナー濃度センサで検出したＴＤ比に基づいて現像器内のトナー濃度が低下していると判断する場合に、トナーボトルから現像器へのトナー補給を行う。補給によりＴＤ比が上昇しなければ、画像形成装置はトナーボトル内のトナーが無くなったと判断する。このような一連のトナーボトル内のトナーの有無の判断処理を、「トナー残量確認シーケンス」という。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−６２８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
トナー残量確認シーケンスによりトナー無しを判断してトナーボトルの交換を行う場合、画像形成装置は、他の処理を停止する必要がある。しかし、画像形成処理を中止してトナーボトルを交換すると、用紙等のシートが画像形成装置内で長時間放置されてカールしてしまい、紙詰まりの原因となることがある。そのために、シートが画像形成装置内にある場合には、トナーボトルを交換する前に、その時点で画像形成装置内に取り込まれたすべてのシートに画像形成処理を行い、画像形成装置外に排出する。
【０００６】
画像形成装置は、シートの排出後にトナーボトルの交換指示を行うが、その場合、トナー無しの判断後にも画像形成処理を行うことになるために、現像器のＴＤ比が更に低下する。特に、高濃度画像を形成する場合にはトナー消費量が多いためにＴＤ比が低下し、トナー無しの判断後に画像不良が発生する可能性がある。そのためにトナー残量確認シーケンスは、トナー無し判断後でも画像不良が発生しない程度のトナー濃度を保って行われる必要がある。特に、両面印刷の場合には消費するトナー量が多いため、両面印刷に必要なトナー量を基準にして、トナー残量確認シーケンスを行うタイミングが決められる。
【０００７】
トナー補給量が減少したトナーボトルを用いて高濃度画像を形成する場合、トナーの消費量がトナーボトルからのトナー補給量を上回り、トナー補給が十分に行われずにトナー残量確認シーケンスが行われることになる。このとき、トナーボトル内にトナーが残っているために、トナー残量確認シーケンスによりトナー有りと判断されて画像形成処理が再開される。しかし、トナーボトルからのトナー補給量が低下しているために、現像器内に十分な量のトナーが確保されず、トナー残量確認シーケンスが続けて複数回実施されることになる。画像形成装置は、トナー残量確認シーケンスにおいて、トナーボトルから補給されたトナーが現像器内で循環し、トナー濃度が安定するまで待機した後にトナー濃度センサの検出結果を取得してトナーの有無を判断する。そのために、トナー残量確認シーケンスの実施回数が増えると、ダウンタイムが増加する。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、トナーの有無の判断を適切なタイミングで実行する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】
【０００９】
本発明の画像形成装置は、光の照射により静電潜像が形成される感光体と、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤を収容し、前記感光体にトナーを付着させて前記静電潜像を現像することで、前記感光体にトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像をシートに転写する転写手段と、トナーを収容するトナー収容容器から前記現像手段にトナーを補給する補給手段と、前記現像手段に収容される前記二成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、前記トナー濃度検出手段で検出したトナー濃度と目標とするトナー濃度との差分値が、前記シートのサイズ及び動作モードに基づいて設定される実行判断条件を満たすか否かに応じて、前記トナー収容容器のトナーの有無を判断する処理を実行するタイミングを判断する判断手段と、前記判断手段で判断したタイミングで、前記トナー濃度検出手段で検出したトナー濃度に基づいて前記トナー収容容器のトナーの有無を判断する処理を実行する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、トナー収容容器のトナーの有無の判断を適切なタイミングで実行できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像形成装置の構成図。
【図２】画像形成部の詳細な構成図。
【図３】トナーボトルの詳細な構成図。
【図４】制御部の説明図。
【図５】ＴＤ比の推移の例示図。
【図６】トナー残量確認シーケンスを表すフローチャート。
【図７】（ａ）、（ｂ）は画像形成時のシートの位置の説明図。
【図８】（ａ）、（ｂ）は画像形成時のシートの位置の説明図。
【図９】実行判断閾値を決定するためのテーブルの例示図。
【図１０】トナー無し判断を含む画像形成処理を表すフローチャート。
【図１１】（ａ）、（ｂ）はトナー補給制御による効果の説明図
【図１２】画像形成時のシートの位置の説明図。
【図１３】画像形成時のシートの位置の説明図。
【図１４】実行判断閾値を決定するためのテーブルの例示図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１３】
＜第１実施形態＞
（全体構成）
図１は、本実施形態の画像形成装置の構成図である。この画像形成装置は、例えば、電子写真方式のフルカラー複写機である。
【００１４】
画像形成装置は、リーダ部１、プリンタ部５、及び給紙部１０を備える。リーダ部１は、原稿台２、フルカラーセンサ３、及び画像処理部４を備える。プリンタ部５は、タンデム配置された第１〜第４の画像形成部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫを備える。各画像形成部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫは、感光体としてドラム形状の感光ドラム５１を備える。第１〜第４の感光ドラム５１に対応して４つの一次転写ローラ６が設けられる。各一次転写ローラ６は、対応する感光ドラム５１との間に中間転写ベルト７を挟むように配置される。給紙カセット９は給紙ローラ９Ｒを有し、給紙部１０は給紙ローラ１０Ｒを有し、手差給紙部１１は給紙ローラ対１１Ｒを有する。給紙ローラ９ＲはシートＰを給紙する給紙手段に相当する。給紙ローラ１０ＲはシートＰを給紙する給紙手段に相当する。給紙ローラ対１１ＲはシートＰを給紙する給紙手段に相当する。給紙カセット９、給紙部１０、又は手差給紙部１１から給紙される用紙等のシートＰの搬送路には、二次転写部８が設けられる。二次転写部８において、中間転写ベルト７とシートＰとが接触する。搬送路の二次転写部８の下流には、定着部１２、フラッパ１３、フェイスアップ排紙トレイ１４、及びフェイスダウン排紙トレイ１５が設けられる。
【００１５】
リーダ部１のフルカラーセンサ３は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）で構成され、原稿台２上に載置された原稿の画像を、カラー色分解画像信号として光電読取する。画像処理部４は、フルカラーセンサ３から取得するカラー色分解画像信号に対して画像処理を行いプリンタ部５に送出する。プリンタ部５は、リーダ部１から取得するカラー色分解画像信号に基づいて、トナー像を形成する。具体的には、第１の画像形成部ＵＹは、感光ドラム５１にイエロートナー像を所定の制御タイミングで形成する。第２の画像形成部ＵＭは、感光ドラム５１にマゼンタトナー像を所定の制御タイミングで形成する。第３の画像形成部ＵＣは、感光ドラム５１にシアントナー像を所定の制御タイミングで形成する。第４の画像形成部ＵＫは、感光ドラム５１にブラックトナー像を所定の制御タイミングで形成する。
【００１６】
第１〜第４の画像形成部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫの各感光ドラム５１に形成されるトナー像は、それぞれ一次転写ローラ６により、中間転写ベルト７に順次重畳転写される。これにより、中間転写ベルト７に４つのトナー像の重ね合わせによるフルカラーのトナー像が形成される。二次転写部８は、給紙カセット９、給紙部１０、又は手差し給紙部１１から所定の制御タイミングで搬送されるシートＰに、中間転写ベルト７に形成されたフルカラーのトナー像を二次転写する。シートＰは、搬送路に設けられるレジスト部ＳＰで一旦停止し、中間転写ベルト７に形成されたトナー像が二次転写部８に搬送されるタイミングに合わせて、二次転写部８に搬送される。なおシートＰは、レジスト部ＳＰにおいて斜行等が補正される。
【００１７】
シートＰは、トナー像の二次転写後に定着部１２に搬送され、定着部１２の定着ニップ部で挟持搬送される。この挟持搬送過程で、トナー像が、熱と圧力により溶融混色して、シートＰに固着画像として定着する。定着部１２により画像が定着したシートＰは、フラッパ１３で進路切換えされて、フェイスアップ排紙トレイ１４又はフェイスダウン排紙トレイ１５に排出される。
【００１８】
両面印刷を行う場合、シートＰは、以下のように搬送される。即ち、定着部１２により一方の面（表面）に画像が定着したシートＰは、フラッパ１３で一旦フェイスダウン排紙トレイ１５に通じるシートパスに送り込まれる。その後、シートＰは、スイッチバック搬送されて、再搬送シートパス１６に搬送され、表裏反転された状態で、再度二次転写部８に搬送される。これにより、シートＰの他方の面（裏面）にトナー像が二次転写される。シートＰは、再搬送シートパス１６において、第１両面停止位置Ｒ１及び第２両面停止位置Ｒ２で一旦停止した後に搬送される。再搬送シートパス１６は画像形成部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、及びＵＫにより画像が形成されたシートＰを格納する格納手段として機能する。シートＰは、裏面へのトナー像の二次転写後に定着部１２によりトナー像が定着され、フェイスアップ排紙トレイ１４又はフェイスダウン排紙トレイ１５に排出される。
【００１９】
（画像形成部）
図２は、第１〜第４の画像形成部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫの詳細な構成図である。第１〜第４の画像形成部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫは、回転可能に配置された感光ドラム５１の周囲に、帯電器６１、現像器５２、一次転写ローラ６、クリーニング器６５等のプロセス機器が配置されて構成される。感光ドラム５１は、中心に不図示の支軸を有しており、支軸を中心として回転方向Ａに回転駆動される。第１〜第４の画像形成部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫは、それぞれ近傍にレーザスキャナ６２を備える。感光ドラム５１の回転方向Ａの上流側から順に、帯電器６１、レーザスキャナ６２、現像器５２、一次転写ローラ６、クリーニング器６５が配置される。
【００２０】
帯電器６１は、ローラ形状であり、感光ドラム５１の表面に所定の押圧力を持って圧接され、感光ドラム５１の回転により従動回転する。帯電器６１は、芯金に不図示の帯電バイアス電源によってバイアス電圧が印加され、これにより感光ドラム５１の表面を所定の極性、電位で一様に接触帯電する。本実施形態では、帯電器６１が、芯金に直流電圧と交流電圧１.５［ｋＶp-p］を重畳したバイアス電圧が印加される。交流電圧を印加することで、感光ドラム５１上の電位を直流電圧の電圧と同じ値に収束させることができる。例えば、直流電圧が−６００［Ｖ］のときの帯電後の感光ドラム５１表面の電位は−６００［Ｖ］である。
【００２１】
表面が帯電した感光ドラム５１は、レーザスキャナ６２によりレーザ光が照射されて、静電潜像が形成される。レーザスキャナ６２は、第１〜第４の画像形成部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫの各々に対応して１つずつ設けられる。レーザスキャナ６２は、カラー色分解画像信号に応じたレーザ光を感光ドラム５１に照射して静電潜像を形成する。第１の画像形成部ＵＹに対応するレーザスキャナ６２は、イエローのカラー色分解画像信号に応じたレーザ光を第１の画像形成部ＵＹの感光ドラム５１に照射して、イエローの画像の静電潜像を形成する。第２の画像形成部ＵＭに対応するレーザスキャナ６２は、マゼンタのカラー色分解画像信号に応じたレーザ光を第２の画像形成部ＵＭの感光ドラム５１に照射して、マゼンタの画像の静電潜像を形成する。第３の画像形成部ＵＣに対応するレーザスキャナ６２は、シアンのカラー色分解画像信号に応じたレーザ光を第３の画像形成部ＵＣの感光ドラム５１に照射して、シアンの画像の静電潜像を形成する。第４の画像形成部ＵＫに対応するレーザスキャナ６２は、ブラックのカラー色分解画像信号に応じたレーザ光を第４の画像形成部ＵＫの感光ドラム５１に照射して、ブラックの画像の静電潜像を形成する。レーザスキャナ６２から照射されるレーザ光の強度は、「０〜２５５」の範囲で変更することができる。レーザスキャナ６２は、レーザ光の強度を変更することで、静電潜像の電位を変化させることができる。レーザ光強度Ｌを「０〜２５５」に変更したときの感光ドラム５１上の静電潜像の電位をＶ(Ｌ)（Ｖ(０)〜Ｖ(２５５)）と記載する。
【００２２】
現像器５２は、感光ドラム５１に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。本実施形態の現像器５２は、現像剤に非磁性のトナーと磁性を有するキャリアとを用いた二成分現像剤を収容しており、二成分現像剤により現像を行う。本実施形態では、マイナス帯電のトナーを用いる例を説明するがこれには限定されない。現像器５２は、現像駆動モータ２７、補給モータ７３、及び回転検出部７４により動作が制御される。
【００２３】
現像器５２の内部は、現像位置において垂直方向に延在する隔壁２１３によって、現像室２１２と攪拌室２１１とに区画される。攪拌室２１１と現像室２１２とは、トナーとキャリアとを含む現像剤を収容する収容部として機能する。現像室２１２は、内部に現像剤担持体として非磁性の現像スリーブ２３２を備える。現像スリーブ２３２内には、磁界発生のためのマグネット２３１が固定される。マグネット２３１は、３極以上の構成である。本実施形態では、現像スリーブ２３２は、５極のマグネット２３１を備える。現像室２１２は、内部の現像剤を攪拌搬送する第１搬送スクリュー２２２を備える。
攪拌室２１１は、内部の現像剤を攪拌搬送する第２搬送スクリュー２２１を備える。第２搬送スクリュー２２１は、トナーボトル７０から供給されるトナーと、すでに現像器５２内にある現像剤とを攪拌搬送し、現像剤のトナー濃度を均一化する。攪拌室２１１には、現像器５２内のトナー濃度検出を所定の周期で行うトナー濃度センサ２６が設けられる。トナー濃度センサ２６は、現像器５２内の現像剤のトナーのＴＤ比（現像剤の重量に対するトナーの重量の比率）を検出する。トナー濃度センサ２６は、収容部内のトナーの量（トナー濃度）を検知する検知手段として機能する。
【００２４】
現像室２１２と攪拌室２１１との間の隔壁２１３には、図中、手前側及び奥側の各端部に、現像室２１２と攪拌室２１１とを連通させる通路が形成される。第１、第２搬送スクリュー２２２、２２１の搬送力により、現像によってトナーが消費されてトナー濃度が低下した現像室２１２の現像剤が、一方の通路から攪拌室２１１へ移動する。攪拌室２１１でトナー濃度が回復した現像剤は他方の通路から現像室２１２へ移動する。
【００２５】
現像スリーブ２３２、及び第１、第２搬送スクリュー２２２、２２１は、現像駆動モータ２７によって駆動される。現像器５２内の第１搬送スクリュー２２２で攪拌された現像剤は、マグネット２３１の汲み上げのための搬送用磁極（汲み上げ極）Ｎ３の磁力で拘束され、現像スリーブ２３２の回転により搬送される。現像剤は、一定以上の磁束密度を有するマグネット２３１の搬送用磁極（カット極）Ｓ２で十分に拘束され、磁気ブラシを形成しつつ搬送される。現像剤の層厚は、規制ブレード２５で磁気穂が穂切りされることにより適正化される。層厚が適正化された現像剤は、マグネット２３１の搬送用磁極Ｎ１及び現像スリーブ２３２の回転に伴って感光ドラム５１に対向する現像領域に搬送される。現像剤は、現像領域にあるマグネット２３１の現像極Ｓ１によって磁気穂を形成し、現像スリーブ２３２に印加される現像バイアス電圧によって感光ドラム５１上の静電潜像にトナーのみが転移する。転移したトナーは、静電潜像に付着する。これにより静電潜像が現像されて、感光ドラム５１の表面にトナー像が形成される。
本実施形態では、現像スリーブ２３２は、不図示の現像バイアス電源により、直流電圧(例えば−５００［Ｖ］)と交流電圧（例えば１.３［ｋＶp-p］）とを重畳した現像バイアス電圧が印加される。
【００２６】
一次転写ローラ６は、不図示のスプリング等の押圧部材によって感光ドラム５１側に付勢される。クリーニング器６５は、クリーニングブレードを内蔵する。クリーニングブレードは、一次転写ローラ６により中間転写ベルト７に転写されずに感光ドラム５１に残留するトナーを除去する。
【００２７】
現像器５２には、交換可能なトナー収容容器として、トナーボトル７０が取り付けられる。トナーボトル７０は、トナーを収容しており、現像器５２にトナーを補給する。図３は、トナーボトル７０の詳細な構成図である。トナーボトル７０は、下トナー搬送スクリュー７２及び上トナー搬送スクリュー７１を備える。下トナー搬送スクリュー７２は、補給モータ７３により回転駆動され、補給口７５を介して現像器５２にトナーを補給する。上トナー搬送スクリュー７１は、下トナー搬送スクリュー７２と同時に補給モータ７３により回転駆動され、トナーボトル７０の上部に収容されるトナーを下部へ搬送する。補給モータ７３の回転は、回転検出部７４によって、下トナー搬送スクリュー７２の１回転単位で検出される。トナーボトル７０の上部には、トナーボトル装着センサ７６が配置される。トナーボトル装着センサ７６は、トナーボトル７０が現像器５２に装着されているか否かを検出する。
【００２８】
（制御部）
図４は、画像形成装置による処理を制御する制御部の説明図である。ここでは、トナー補給に関する処理の制御を行う構成について説明し、画像形成等の他の処理の制御を行う構成については説明を省略する。制御部１００は、リーダ部１、表示部３００、補給モータ７３、回転検出部７４、トナー濃度センサ２６、現像駆動モータ２７、及びトナーボトル装着センサ７６に接続される。
【００２９】
制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ(Read Only Memory)１０２、及びＲＡＭ(Random Access Memory)１０３を備える。ＣＰＵ１０１とＲＯＭ１０２及びＲＡＭ１０３とは、アドレスバス及びデータバスを介して通信可能に接続される。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納されている制御プログラムを読み出し、ＲＡＭ１０３をワークエリアに用いて実行する。ＲＡＭ１０３は、ワークエリアとして用いられる他に、画像形成装置の制御に用いる変数等の一時保存に用いられる。
【００３０】
表示部３００は、画像形成装置の動作モードの設定画面の表示や、後述するトナーボトル７０のトナー無し表示、トナー補給動作中の表示のような画像形成装置の動作状態表示を行う出力装置である。また、表示部３００は、例えばタッチパネル等の入力装置であり動作モードの設定や操作指示を受け付ける。表示部３００は、動作モードに関するモード情報を取得する取得手段に相当する。なお、動作モードに関するモード情報を受信するインターフェース部を設けた画像形成装置であれば、インターフェース部が取得手段に相当する。
ＣＰＵ１０１は、設定された動作モードをＲＡＭ１０３に格納する。また、ＣＰＵ１０１は、表示部３００からの操作指示を受け付ける。ＣＰＵ１０１は、操作指示、動作モードの設定、及び画像形成装置内に設けられる各種センサの検出信号に基づいて、画像形成装置による処理を制御する。
【００３１】
補給モータ７３は、ＣＰＵ１０１の制御により、トナーをトナーボトル７０から現像器５２へ補給するために駆動される。補給モータ７３は、現像器５２へトナーを補給するために駆動される駆動手段に相当する。ＣＰＵ１０１は、トナー濃度センサ２６の検知結果（トナー濃度）に基づいて補給モータ７３を駆動させる駆動制御手段として機能する。回転検出部７４は、補給モータ７３により回転駆動される下トナー搬送スクリュー７２の回転を１回転毎に検出する。下トナー搬送スクリュー７２の回転を検出することで、トナーボトル７０から現像器５２へ補給されるトナー量が判断可能である。
【００３２】
トナー濃度センサ２６は、上記の通り現像器５２内部に設けられ、現像器５２内のトナー濃度を表すＴＤ比を検出する。トナー濃度センサ２６は、例えばコイルのインダクタンスを利用して現像剤の透磁率を検出するインダクタンスセンサである。トナー濃度センサ２６による検出結果はＣＰＵ１０１に入力される。ＣＰＵ１０１は、トナー濃度センサ２６の検出結果から得られる透磁率が、所定の値よりも高くなれば現像器５２のトナー濃度が高いと判断し、所定の値よりも低ければ現像器５２のトナー濃度が低いと判断する。
【００３３】
現像駆動モータ２７は、ＣＰＵ１０１の制御により、現像器５２の現像スリーブ２３２、及び第１、第２搬送スクリュー２２２、２２１を駆動する駆動源である。トナーボトル装着センサ７６は、現像器５２にトナーボトル７０が装着されているか否かを検出し、検出結果をＣＰＵ１０１に入力する。ＣＰＵ１０１は、トナーボトル装着センサ７６の検出結果に基づいて、トナーボトル７０が現像器５２に装着されているか否かを判断する。
【００３４】
（トナー補給制御）
現像器５２は、静電潜像の現像により収容する現像剤のトナー濃度が低下する。ＣＰＵ１０１は、トナー濃度センサ２６の検出結果からトナー濃度の低下を検出して、トナーボトル７０から現像器５２にトナーを補給する制御（トナー補給制御）を行う。トナー補給により現像器５２内の現像剤のトナー濃度が可及的に一定に制御される。これにより形成される画像の濃度が可及的に一定に制御される。
【００３５】
ＣＰＵ１０１は、２つの情報に基づいてトナー補給制御を行う。以下にＮ（Ｎは２以上の整数）枚目の画像形成時に、トナー補給制御により補給されるトナー補給量Ｍについて述べる。
【００３６】
１つ目の情報は、ビデオカウント値Ｖcに基づいて算出される第１補給量Ｍ（Ｖc）である。ＣＰＵ１０１は、Ｎ枚目の画像形成に用いられる画像信号からビデオカウント値Ｖcを算出し、このビデオカウント値Ｖcに係数Ａ（ＶC）を乗算することで第１補給量Ｍ（Ｖc）を算出する。
Ｍ（Ｖｃ） ＝ Ｖc×Ａ（Ｖc）
係数Ａ（Ｖc）は、ＲＯＭ１０２に予め記憶される。画像比率１００％（全面ベタ黒）の画像のビデオカウント値Ｖcは、「１０２３」である。画像比率に応じてビデオカウント値Ｖcは変化する。なお、ビデオカウント値の他に、画像信号からトナー消費量が得られる関数であればピクセル方式等でもよい。
【００３７】
２つ目の情報は、トナー濃度センサ２６の検出結果に基づいて算出される第２補給量Ｍ（Indc）である。ＣＰＵ１０１は、（Ｎ−１）枚目の画像形成時のトナー濃度センサ２６の検出結果から算出されるＴＤ比ＴＤ（Indc）と目標ＴＤ比ＴＤ（target）との差分値に、係数Ａ（Indc）を乗算することで第２補給量Ｍ（Indc）を算出する。
Ｍ（Indc） ＝ ｛（ＴＤ（target）−ＴＤ（Indc）｝×Ａ（Indc）
係数Ａ（Indc）は、ＲＯＭ１０２に予め記憶される。目標ＴＤ比ＴＤ（target）は、ＲＡＭ１０３に記憶されており、値が変更可能である。目標ＴＤ比ＴＤ（target）は、手動、或いは濃度調整用のパッチ画像の画像濃度に応じて設定される。
【００３８】
ＣＰＵ１０１は、第１補給量Ｍ（Ｖc）及び第２補給量Ｍ（Indc）によりトナー補給量Ｍを算出する。
Ｍ ＝ Ｍ（Ｖｃ）＋Ｍ（Indc）＋Ｍ（remain）
Ｍ（remain）は、補給されずにトナーボトル７０内に残るトナーの残補給量である。残補給量は、トナーが下トナー搬送スクリュー７２の１回転単位で補給され、１回転分に満たない補給量が積算するために発生する。詳細は後述する。また、Ｍ＜０になった場合には、トナー補給量Ｍを「０」とする。
【００３９】
ＣＰＵ１０１は、トナー補給量Ｍから補給モータ７３の回転回数Ｂを算出する。制御部１００は、下トナー搬送スクリュー７２が１回転することで現像器５２に補給されるトナー量Ｔを予めＲＯＭ１０２に記憶する。ＣＰＵ１０１は、算出したトナー補給量Ｍに基づいて補給モータ７３の回転回数Ｂを算出する。ＣＰＵ１０１は、算出した回転回数Ｂだけ、Ｎ枚目の画像形成時に補給モータ７３を回転駆動する。
Ｂ ＝ Ｍ／Ｔ
「Ｂ」は、小数点以下が切り捨てられた整数部分のみとする。ＣＰＵ１０１は、回転回数Ｂの小数点以下に相当する量のトナーが補給されないため、その分を残補給量Ｍ（remain）として算出する。
Ｍ（remain） ＝ Ｍ−Ｂ×Ｔ
【００４０】
（トナー残量確認シーケンス）
トナー残量確認シーケンスは、制御時間とトナーボトル７０内のトナーの有無の検出精度とを両立する必要がある。しかし、現像器５２内の現像剤のＴＤ比の分布が一定ではない場合、ＣＰＵ１０１は、トナー濃度センサ２６が検出するＴＤ比にバラツキが生じるために、トナー補給後にＴＤ比が上昇したか否かを正しく判断できない。
【００４１】
図５は、トナー濃度センサ２６が検出するＴＤ比の推移の例示図である。図５は、トナーボトル７０内のトナー無しを検出した状態で、所定の画像比率で画像形成を行うことでトナー濃度センサ２６の検出するＴＤ比が８％から７％へ下がった後に、画像比率０％（ベタ白）で連続で画像形成した場合のＴＤ比の推移を表す。図５の破線は、画像比率が１０％（点線）で画像形成を行った後に、画像比率０％（ベタ白画像）で連続出力した際のＴＤ比の推移を表す。図５の実線は、画像比率８０％（破線）で画像形成を行った後に、画像比率０％（ベタ白画像）で連続出力した際のＴＤ比の推移を表す。
【００４２】
画像比率８０％で画像形成した後の方が、ＴＤ比の変動が大きい。これは、現像器５２の感光ドラム５１にトナーを供給する場所と、トナーボトル７０からトナーが補給される場所とが異なるため、現像器５２内の二成分現像剤のＴＤ比にバラツキが生じるためである。そのために、画像比率が高い画像を形成した後ほど、現像器５２内の二成分現像剤のＴＤ比の分布が均一になるまでに時間がかかる。
【００４３】
画像比率１０％で画像形成した後は、ＴＤ比の分布が均一になるが、時間が必要であるためにトナー残量確認シーケンスに時間がかかる。検出したＴＤ比にバラツキが発生してもトナーの補給量が多ければトナーボトル７０内にトナーが有ると判断することができる。しかし、具体的なトナー補給量が不明であるために、トナー残量確認シーケンスの制御時間とトナーの有無の確認精度の両立化に課題がある。
このような課題に対して、本実施形態では、以下のようなトナー残量確認シーケンスを採用する。図６は、トナー残量確認シーケンスを表すフローチャートである。
【００４４】
ＣＰＵ１０１は、トナーの補給動作回数Ｎに「１」を設定してＲＡＭ１０３に保存する（Ｓ１）。ＣＰＵ１０１は、補給モータ７３を１０回転し、かつ現像駆動モータ２７を１０秒間駆動する(Ｓ２)。Ｓ２の処理において、ＣＰＵ１０１は、画像形成部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、及びＵＫが新たにシートＰに画像を形成することを禁止した状態において補給モータ７３を駆動させる。これにより、トナーボトル７０から現像器５２へトナーが補給され、現像器５２内で現像剤が攪拌される。ＣＰＵ１０１は、現像駆動モータ２７の駆動開始から９〜１０秒の間にトナー濃度センサ２６が検出するＴＤ比であるＴＤ（Indc）ＲをＲＡＭ１０３に保存する(Ｓ３)。補給モータ７３の補給回数、現像駆動モータ２７の駆動時間、及びトナー濃度センサ２６がＴＤ比を検出するタイミングは、トナーの補給量やトナー補給を行ってからトナー濃度センサ２６の検出範囲にトナーが到達するまでの時間に応じて決定される。補給モータ７３の補給回数、現像駆動モータ２７の駆動時間、及びトナー濃度センサ２６がＴＤ比を検出するタイミングは、画像形成装置の構成に合わせて最適化される。
【００４５】
ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０３に保存したＴＤ（Indc）Ｒと目標のＴＤ比であるＴＤ（target）との差分値ΔＴＤ比（END）が、「−０．２」％より大きいか否かを判断する（Ｓ４）。
ΔＴＤ比（END） ＝ ＴＤ（Indc）Ｒ − ＴＤ（target） ＞ −０．２％
ΔＴＤ比（END）は、「０」に近いほど現像器５２内のトナー濃度が目標のトナー濃度に近いことを表す。また、ΔＴＤ比（END）の値が「０」よりも小さい場合、現像器５２内のトナー濃度が目標とするトナー濃度より低下していることを表す。差分値ΔＴＤ比（END）が、「−０．２」％より大きい場合（Ｓ４：Y）、ＣＰＵ１０１は、トナー補給を行ったことで現像器５２内のトナー濃度が目標とするトナー濃度付近まで回復したと判断する。そのためにＣＰＵ１０１は、トナーボトル７０が「トナー有り」であると判断して、トナー残量確認シーケンスを終了する（Ｓ５）。
【００４６】
差分値ΔＴＤ比（END）が、「−０．２」％以下の場合（Ｓ４：N）、ＣＰＵ１０１は、現像器５２内のトナー濃度が低下したままの状態であると判断する。ＣＰＵ１０１は、差分値ΔＴＤ比（END）が、「−０．９」％以下か否かを判断する（Ｓ６）。
ΔＴＤ比（END） ＝ ＴＤ（Indc）Ｒ − ＴＤ（target） ≦ −０．９％
差分値ΔＴＤ比（END）が、「−０．９」％以下の場合（Ｓ６：Y）、ＣＰＵ１０１は、トナー補給を行ったにもかかわらず、現像器５２内のトナー濃度が目標とするトナー濃度付近まで回復していないと判断する。そのためにＣＰＵ１０１は、トナーボトル７０が「トナー無し」であると判断して、トナー残量確認シーケンスを終了する（Ｓ９）。
【００４７】
差分値ΔＴＤ比（END）が、「−０．９」％より大きい場合（Ｓ６：N）、ＣＰＵ１０１は、トナーボトル７０のトナーの有無の判断を行わない。つまりＣＰＵ１０１は、ΔＴＤ比（END）＞ −０．２％なら「トナー有り」、ΔＴＤ比（END） ≦ −０．９％なら「トナー無し」、−０．９％ ＜ ΔＴＤ比（END） ≦ −０．２％なら「判断見送り」と判断する。ＣＰＵ１０１は、差分値ΔＴＤ比（END）によるトナーボトル７０のトナーの有無の判断を、トナーを３回補給するまで繰り返し実行する。図５に示すように、現像器５２内のＴＤ比にバラツキが生じる場合、トナーボトル７０のトナーの有無の確実な判断が困難である。そのためにＣＰＵ１０１は、差分値ΔＴＤ比（END）によるトナーボトル７０のトナーの有無の判断を複数回行う。なお、再度トナーの補給動作を行う差分値ΔＴＤ比（END）の範囲は、図５の画像比率１０％時のＴＤ比のバラツキ範囲に基づいて−０．９％＜ ΔＴＤ比（END） ≦ −０．２％と設定しているが、他の範囲であってもよい。
【００４８】
本実施形態では、トナーの補給動作を再度行う場合、ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０３に保存するトナーの補給回数Ｎが「３」未満であるか否かを判断する（Ｓ７）。トナーの補給回数Ｎが「３」未満である場合（Ｓ７：Y）、ＣＰＵ１０１は、補給回数Ｎに１加算して（Ｓ８）、Ｓ２以降の処理を繰り返し実行する。
トナーの補給回数Ｎが３以上である場合（Ｓ７：N）、ＣＰＵ１０１は、複数回（ここでは３回）のトナーの補給を行ったのにもかかわらず、現像器５２内のトナー濃度が目標とするトナー濃度付近まで回復していないと判断する。そのためにＣＰＵ１０１は、トナーボトル７０が「トナー無し」であると判断して、トナー残量確認シーケンスを終了する（Ｓ９）。本実施形態では、トナーの補給を３回行っても差分値ΔＴＤ比（END）が−０．２％以上にならない場合にトナーボトル７０内のトナーが無いと判断しているが、トナーの補給回数を増やしてもよい。
【００４９】
トナー残留確認シーケンスを実行して、１回の補給動作でトナーボトル７０のトナーの有無を判断できる場合、トナー残量確認シーケンスを短時間で終了することができダウンタイムの低減が可能である。トナー残留確認シーケンスを実行して、２回もしくは３回の補給動作でトナーボトル７０のトナーの有無を判断できる場合、トナーの有無の判断の精度が高くなる。また、ユーザに対してトナーボトル７０の寿命に関して与えるストレスを防止することができる。
【００５０】
トナー残量確認シーケンスは、以下のようなタイミングで実行される。例えば、ＣＰＵ１０１は、Ｎ枚目の画像形成時にトナー濃度センサ２６で検出したＴＤ比ＴＤ（Indc）Ｎと目標ＴＤ比ＴＤ（target）との差分値ΔＴＤ比（Indc）Ｎが、所定の実行判断条件を満たす場合にトナー残量確認シーケンスを実行する。例えば、ＣＰＵ１０１は、差分値ΔＴＤ比（Indc）Ｎが３回連続してトナー残量確認シーケンスの実行を判断するための実行判断閾値Ｔｈ以下であれば、トナー残量確認シーケンスを実行する。実行判断閾値Ｔｈの決定方法については後述する。
ΔＴＤ（Indc）Ｎ ＝ ＴＤ（Indc）Ｎ−ＴＤ（target） ≦ Ｔｈ
【００５１】
差分値ΔＴＤ比（Indc）Ｎの値が「０」に近いほど、現像器５２内のトナー濃度が目標とするトナー濃度に近いことを表す。差分値ΔＴＤ比（Indc）Ｎの値が「０」より小さければ、現像器５２内のトナー濃度が目標とするトナー濃度よりも低いことを表す。つまり差分値ΔＴＤ比（Indc）Ｎが実行判断閾値Ｔｈ以下である場合、現像器５２内のトナー濃度を表すＴＤ比ＴＤ（Indc）Ｎが目標ＴＤ比ＴＤ（target）より低くなり、トナー濃度が低下している。
【００５２】
そのために、実行判断閾値Ｔｈを低く設定しすぎると、シートＰ上に形成した画像の濃度が薄くなり、画像不良が発生する。実行判断閾値Ｔｈを高く設定しすぎると、現像器５２内に十分トナーが残存している状態でトナー残量確認シーケンスが実行される。この場合、トナーボトル７０にトナーが有る状態でトナー残量確認シーケンスが実行され、トナー残量確認シーケンスでトナー有りと判断されて画像形成を再開することが繰り返し行われる。つまり、トナー残量確認シーケンスの実行回数が増加し、ダウンタイムが発生する。従って、トナー濃度低下による画像不良が発生するのを防止しつつ、トナー残量確認シーケンスの実行回数を減らすためには、実行判断閾値Ｔｈを最適に設定する必要がある。
【００５３】
（紙搬送制御）
図７は、画像形成時のシートＰの画像形成装置内の位置の説明図である。図７（ａ）は片面印刷時のシートＰの位置を表し、図７（ｂ）は両面印刷時のシートＰの位置を表す。
【００５４】
図７（ａ）では、３枚のシートＰ１〜Ｐ３が、片面に画像形成されてフェイスダウン排紙トレイ１５に排出される。ＣＰＵ１０１は、時刻ｔ１において、給紙部１０から１枚目のシートＰ１を最初の停止位置であるレジスト部ＳＰまで搬送して停止させる。ＣＰＵ１０１は、時刻ｔ２において、トナー像が形成された中間転写ベルト７の動きに同期して、レジスト部ＳＰに停止させているシートＰ１の搬送を再開する。ＣＰＵ１０１は、シートＰ１に、中間転写ベルト７上に形成されたトナー像を二次転写部８で二次転写した後、定着部１２で該トナー像を定着させる。ＣＰＵ１０１は、トナー像が定着したシートＰ１を、フェイスダウン排紙トレイ１５へ排出させる。
【００５５】
また、時刻ｔ２において、ＣＰＵ１０１は、２枚目のシートＰ２に対して画像形成を行うために、シートＰ２を給紙部１０からレジスト部ＳＰまで搬送する。これ以降、ＣＰＵ１０１は、同様にして２枚目のシートＰ２、３枚目のシートＰ３に画像を形成する。ＣＰＵ１０１は、全てのシートＰ１〜Ｐ３に画像を形成して排出すると画像形成処理を終了して停止する。画像形成は、シートＰ１、シートＰ２、シートＰ３の順に行われる。
【００５６】
図７（ｂ）では、３枚のシートＰ１〜Ｐ３が、両面に画像形成されてフェイスダウン排紙トレイ１５に排出される。ＣＰＵ１０１は、時刻ｔ’１において、給紙部１０から１枚目のシートＰ１を最初の停止位置であるレジスト部ＳＰまで搬送して停止させる。ＣＰＵ１０１は、時刻ｔ’２において、トナー像が形成された中間転写ベルト７の動きに同期して、レジスト部ＳＰに停止させているシートＰ１の搬送を再開する。ＣＰＵ１０１は、シートＰ１の表面に、中間転写ベルト７上に形成されたトナー像を二次転写部８で二次転写した後、定着部１２で該トナー像を定着させる。ＣＰＵ１０１は、表面にトナー像が定着したシートＰ１をスイッチバック搬送し、再搬送シートパス１６の第１両面停止位置Ｒ１で停止させる。
【００５７】
時刻ｔ’３において、ＣＰＵ１０１は第１両面停止位置Ｒ１で停止させたシートＰ１を第２両面停止位置Ｒ２まで搬送して停止させる。また、ＣＰＵ１０１は、２枚目のシートＰ２を給紙部１０からレジスト部ＳＰまで搬送して停止させる。
【００５８】
ＣＰＵ１０１は、時刻ｔ’４において、トナー像が形成された中間転写ベルト７の動きに同期して、レジスト部ＳＰに停止させているシートＰ２の搬送を再開する。ＣＰＵ１０１は、シートＰ２の表面に、中間転写ベルト７上に形成されたトナー像を二次転写部８で二次転写した後、定着部１２で該トナー像を定着させる。ＣＰＵ１０１は、表面にトナー像が定着したシートＰ２をスイッチバック搬送し、再搬送シートパス１６を搬送して第１両面停止位置Ｒ１で停止させる。また、ＣＰＵ１０１は、第２両面停止位置Ｒ２で停止させたシートＰ１をレジスト部ＳＰまで搬送して停止させる。
【００５９】
ＣＰＵ１０１は、時刻ｔ’５において、トナー像が形成された中間転写ベルト７の動きに同期して、レジスト部ＳＰに停止させているシートＰ１の搬送を再開する。ＣＰＵ１０１は、シートＰ１の裏面に、中間転写ベルト７上に形成されたトナー像を二次転写部８で二次転写した後、定着部１２で該トナー像を定着させる。ＣＰＵ１０１は、裏面にトナー像が定着したシートＰ１を、フェイスダウン排紙トレイ１５へ排出する。また、ＣＰＵ１０１は、第１両面停止位置Ｒ１で停止させたシートＰ２を第２両面停止位置Ｒ２まで搬送して停止させる。さらにＣＰＵ１０１は、給紙部１０から３枚目のシートＰ３をレジスト部ＳＰまで搬送して停止させる。
【００６０】
以降、同様に、ＣＰＵ１０１は、シートＰ３の表面、シートＰ２の裏面、シートＰ３の裏面の順に画像を形成する。ＣＰＵ１０１は、全てのシートＰ１〜Ｐ３の両面に画像を形成して排出すると、画像形成処理を終了して停止する。画像形成は、シートＰ１の表面、シートＰ２の表面、シートＰ１の裏面、シートＰ３の表面、シートＰ２の裏面、シートＰ３の裏面の順に行われる。
【００６１】
画像形成装置による両面印刷動作時の画像形成順を一般化すると次のようになる。即ち、画像形成装置は、Ｎ枚目のシートＰＮの表面に画像形成を行った後、Ｎ−１枚目の裏面、Ｎ＋１枚目の表面、Ｎ枚目の裏面という順に画像形成を行う（Ｎ≧２）。
【００６２】
（トナー無し判断後の紙搬送制御）
図８は、トナーボトル７０のトナー無しの判断後の画像形成時のシートＰの画像形成装置内の位置の説明図である。図８（ａ）は片面印刷時のシートＰの位置を表し、図８（ｂ）は両面印刷時のシートＰの位置を表す。画像形成装置は、いずれの場合も、３枚目のシートＰ３を取り込む前に画像形成処理を中断し、トナー残量確認シーケンスを行う。
【００６３】
図８（ａ）では、時刻ｔ２までは図７（ａ）と同様の処理であり、２枚目のシートＰ２がレジスト部ＳＰに停止する。ＣＰＵ１０１は、時刻ｔ３においてトナー残量確認シーケンスを実行し、時刻ｔ４においてトナーボトル７０のトナー無しを判断する。ＣＰＵ１０１は、トナーボトル７０のトナー無しを判断するために、３枚目のシートＰ３の給紙を行わない。ＣＰＵ１０１は、レジスト部ＳＰに停止するシートＰ２を画像形成装置外に排出するために画像形成を行う。つまり、片面印刷を行う場合、トナーボトル７０のトナー無しを判断した後に、１ページ分の画像形成が行われる。
【００６４】
図８（ｂ）では、時刻ｔ’３までは図７（ｂ）と同様の処理であり、１枚目のシートＰ１が第２両面停止位置Ｒ２に停止し、２枚目のシートＰ２がレジスト部ＳＰに停止する。ＣＰＵ１０１は、時刻ｔ’４においてトナー残量確認シーケンスを実行し、時刻ｔ’５においてトナーボトル７０のトナー無しを判断する。ＣＰＵ１０１は、トナーボトル７０のトナー無しを判断するために、３枚目のシートＰ３の給紙を行わない。ＣＰＵ１０１は、レジスト部ＳＰに停止するシートＰ２及び第２両面停止位置Ｒ２に停止するシートＰ１を画像形成装置外に排出するために画像形成を行う。つまり、両面印刷を行う場合、トナーボトル７０のトナー無しを判断した後に、シートＰ１の裏面及びシートＰ２の両面の３ページ分の画像形成が行われる。
【００６５】
以上のように、片面印刷時と両面印刷時とでは、トナーボトル７０のトナー無し判断後に画像形成を行うページ数が異なっており、両面印刷時の方が多い。そのため、両面印刷時は片面印刷時に比べ、トナー無し判断後に、より多くのトナーを消費する。よって、両面印刷時、トナー無し判断後に排出されるシートＰに対してトナー濃度の低下による画像不良を防止するため、トナー残量確認シーケンスの実行判断閾値Ｔｈを片面印刷時よりも高く設定する。これにより、ＣＰＵ１０１は、現像器５２内にトナーが残った状態でトナー残量確認シーケンスを実施し、トナー無しを判断することで、トナー消費を抑制する。このとき、ＣＰＵ１０１は、実行判断閾値Ｔｈを、片面印刷又は両面印刷の別に応じて設定する。
【００６６】
（トナー残量確認シーケンスの実施判断条件）
画像形成装置は、片面印刷か両面印刷かを表す動作モード、及びシートＰのサイズを表す紙サイズ情報に応じて、トナー残量確認シーケンスの実行判断条件を切り替える。これは、トナーボトル７０のトナー無し判断後に画像形成装置内に残っているシートＰへの画像形成により消費するトナー量が、動作モード及び紙サイズ情報に応じて変化するためである。
【００６７】
図９は、トナー残量確認シーケンスの実行判断条件である実行判断閾値Ｔｈを決定するためのテーブルの例示図である。このテーブルは、予めＲＯＭ１０２に保存される。本実施形態では、ＣＰＵ１０１は、トナー濃度センサ２６の検出結果から算出されるＴＤ比ＴＤ（Indc）と目標ＴＤ比ＴＤ（target）との差分値ΔＴＤ（Indc）Ｎが実行判断閾値Ｔｈを３回連続で下回ったときに、トナー残量確認シーケンスを行う。これがトナー残量確認シーケンスの実行判断条件となる。
【００６８】
画像形成装置では、目標ＴＤ比ＴＤ（target）＝８．０％に対して、現像器５２内のＴＤ比が１．６％低下した６．４％より低くなったときに、画像形成時にキャリアがシートＰに付着する等の画像不良が発生する。そのために、トナーボトル７０内のトナー無しを検出した後にシートＰに対して画像形成を行う場合でも、現像器５２内のＴＤ比が６．４％以下にならないようにする必要がある。本実施形態の画像形成装置では、面積が６００［ｃｍ２］のシートＰに対して最大画像濃度で画像形成を行うと、現像器５２内のトナー濃度が０．０４％低下する。画像形成装置は、差分値ΔＴＤ（Indc）Ｎが初めてトナー残量確認シーケンスの実行判断閾値Ｔｈ以下になった後に、トナー残量確認シーケンスを実行するまでに３ページ分の画像形成を行う。また、画像形成装置は、トナー残量確認シーケンスでトナー無しを判断した後に、片面印刷の場合は１ページ、両面印刷の場合は３ページ分の画像形成を行う。よって、画像形成装置は、差分値ΔＴＤ（Indc）Ｎが実行判断閾値Ｔｈ以下になってからトナー残量確認シーケンスを実行してトナー無しの判断を行い、停止するまでの間に、片面印刷の場合は４ページ、両面印刷の場合は６ページ分の画像形成を行う。この画像形成により低下するＴＤ比の最大値は、片面印刷時は「０．０４×４＝０．１６％」、両面印刷時は「０．０４×６＝０．２４％」となる。
【００６９】
シートＰの面積が６００［ｃｍ２］で片面印刷の場合、画像形成装置は、画像不良が発生しないように、画像不良が発生するＴＤ比６．４％よりも０．１６％高いＴＤ比６．５６％となるタイミングでトナー残量確認シーケンスを実行する。そのために画像形成装置は、実行判断閾値Ｔｈを「６．５６−８．０＝−１．４４％」とする。
同様に、両面印刷の場合、画像形成装置は、画像不良が発生しないように、画像不良が発生するＴＤ比６．４％よりも０．２４％高い６．６４％となるタイミングでトナー残量確認シーケンスを実行する。そのために画像形成装置は、実行判断閾値Ｔｈを「６．６４−８．０＝−１．３６％」とする。
【００７０】
図９のテーブルはこのようにして各値が算出されて作成される。テーブルの各値は、予め実験に基づいて決定される。差分値ΔＴＤ（Indc）Ｎの値が大きい程、現像器５２内のトナー濃度が高くなるため、実行判断閾値Ｔｈを大きく設定すると、現像器５２内により多くのトナーを残した状態で、トナー残量確認シーケンスを実行することができる。
【００７１】
ＣＰＵ１０１は、動作モード及び紙サイズ情報に基づいて図９のテーブルを参照し、トナー残量確認シーケンスの実行判断条件を決定する。例えば、シートＰがＡ４（面積：６２３．７［ｃｍ２］)で片面印刷の場合、ＣＰＵ１０１は、トナー残量確認シーケンスの実行判断閾値Ｔｈを−１．２８％とする。ＣＰＵ１０１は、差分値ΔＴＤ（Indc）Ｎが実行判断閾値Ｔｈ=−１．２８％を下回ったことを検出した場合にトナー残量確認シーケンスを行う必要があると判断する。ＣＰＵ１０１は、シートＰがＡ５（面積：３１１．８５［ｃｍ２］）で両面印刷の場合、トナー残量確認シーケンスの実行判断閾値Ｔｈを−１．３６％とする。ＣＰＵ１０１は、差分値ΔＴＤ（Indc）Ｎが−１．３６％を下回ったことを検出した場合にトナー残量確認シーケンスを行う必要があると判断する。
なお、ＣＰＵ１０１は、テーブルを用いずに、実行判断閾値Ｔｈを動作モードとシートＰの紙サイズ情報とから上記のような式により算出して用いてもよい。
【００７２】
（トナー無し判断を含む画像形成処理）
図１０は、画像形成装置によるトナー無し判断を含む画像形成処理を表すフローチャートである。
【００７３】
ＣＰＵ１０１は、表示部３００で設定される動作モード及び紙サイズ情報に基づいて、ＲＯＭ１０２に保存される図９のテーブルを参照して実行判断閾値Ｔｈを決定する（Ｓ１１）。ＣＰＵ１０１は、Ｎ枚目のシートＰへの画像形成時に検出されたＴＤ比ＴＤ（Indc）Ｎと目標ＴＤ比ＴＤ（target）との差分値ΔＴＤ（Indc）Ｎが、３枚連続で実行判断閾値Ｔｈ以下であるか否かを判断する（Ｓ１２）。差分値ΔＴＤ（Indc）Ｎが３枚連続で実行判断閾値Ｔｈ以下である場合（Ｓ１２：Y）、ＣＰＵ１０１は、実行中である画像形成処理を中断して、図６に示すトナー残量確認シーケンスを実行する（Ｓ１３、Ｓ１４）。
【００７４】
ＣＰＵ１０１は、トナー残量確認シーケンスによりトナーボトル７０内のトナーの有無を判断する（Ｓ１５）。トナーボトル７０内にトナー有りと判断する場合(Ｓ１５：Y)、ＣＰＵ１０１は、中断していた画像形成処理を再開する（Ｓ１６）。Ｓ１６の処理において、ＣＰＵ１０１は、画像形成部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、及びＵＫが新たにシートＰに画像を形成することを禁止した状態でトナー濃度センサ２６により検知されたトナーの量が閾値よりも多いか否かに応じて、画像形成動作の再開を判定する。なお、ＣＰＵ１０１は、差分値ΔＴＤ（Indc）Ｎが実行判断閾値Ｔｈより大きい場合（Ｓ１２：Y）にも、中断していた画像形成処理を再開する（Ｓ１６）。画像形成処理の再開後にＣＰＵ１０１は、全ての画像形成処理が終了したかを判断する（Ｓ１７）。画像形成処理が終了していると判断した場合（Ｓ１７：Y）、ＣＰＵ１０１は画像形成処理を終了する。画像形成処理が終了していないと判断する場合（Ｓ１７：N）、ＣＰＵ１０１は、Ｓ１１以降の処理を、画像形成処理が終了するまで繰り返し行う。
【００７５】
トナーボトル７０内にトナー無しと判断する場合（Ｓ１５：N）、ＣＰＵ１０１は、画像形成装置内にある給紙済みのシートＰを排出するために、画像形成処理を再開する（Ｓ１８）。ＣＰＵ１０１は、画像形成装置内のシートＰの排出が完了するまで画像形成処理を繰り返す（Ｓ１９：N）。画像形成装置内のシートＰの排出が完了すると（Ｓ１９：Y）、ＣＰＵ１０１は、表示部３００に「トナーボトル交換」を促す表示を行い（Ｓ２０）、画像形成処理を終了する。つまり、Ｓ１８及びＳ１９の処理において、画像形成部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、及びＵＫは、新たに給紙されたシートＰに画像を形成することが禁止された状態において、再搬送シートパス１６に格納されたシートＰに画像を形成する。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態の画像形成装置は、片面印刷や両面印刷の動作モード及び紙サイズに応じて、トナー残量確認シーケンスの実行判断条件である実行判断閾値Ｔｈを最適化する。ＣＰＵ１０１は、検出したトナー濃度と目標とするトナー濃度との差分が、実行判断条件を所定回数連続で満たす場合に画像形成処理を中断し、トナーボトル７０内のトナーの有無を確認する。またＣＰＵ１０１は、実行判断閾値Ｔｈを、片面印刷又は両面印刷の別、あるいはシートＰのサイズに応じて変更する。つまりＣＰＵ１０１は、トナーボトル７０内のトナーの有無確認及び有無確認のための条件を判断するトナー残量確認装置である。ＣＰＵ１０１は、トナー濃度センサ２６により検知されたトナーの量が所定量よりも少ない場合に、画像形成部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、及びＵＫが新たに給紙されたシートＰに画像を形成することを禁止する禁止手段として機能する。この場合、シートＰは、給紙ローラ９Ｒ（給紙ローラ１０Ｒ又は給紙ローラ対１１Ｒでもよい）により給紙される。さらに、ＣＰＵ１０１は、動作モードと紙サイズ情報とに基づいて前述の所定量を決定する決定手段として機能する。
【００７７】
図１１は、本実施形態のトナー補給制御による効果の説明図である。図１１は、補給量が低下したトナーボトル７０を用いてＡ４のシートＰに片面で高濃度画像を連続して形成した後に、低濃度画像を連続して形成する場合のトナー補給制御と、現像器５２内のＴＤ比の推移とを表す。
【００７８】
図１１（ａ）は、実行判断閾値Ｔｈを最適化していない従来のトナー補給制御と、現像器５２内のＴＤ比の推移を表す。実行判断閾値Ｔｈを最適化していない場合、トナー無し確定後に排出される全てのシートに対して画像不良が発生しないように、図９のテーブルの最大値が実行判断閾値Ｔｈとして用いられる。つまり、実行判断閾値Ｔｈ（ａ）は「−１．０％」となる。
図１１（ｂ）は、実行判断閾値Ｔｈを最適化する本実施形態のトナー補給制御と、現像器５２内のＴＤ比の推移を表す。Ａ４のシートで片面印刷の場合の実行判断閾値Ｔｈ（ｂ）は、図９のテーブルに基づいて「−１．２８％」となる。
目標ＴＤ比は、図１１（ａ）、図１１（ｂ）のいずれも「８．０％」である。
【００７９】
従来、ＣＰＵ１０１は、トナー濃度センサ２６が検出するＴＤ比ＴＤ（Indc）Ｎが、目標ＴＤ比８．０％よりも実行判断閾値Ｔｈ（ａ）だけ低い７．０％を３回連続で下回った場合に、トナー残量確認シーケンスが必要であると判断する。
本実施形態では、ＣＰＵ１０１は、トナー濃度センサ２６が検出するＴＤ比ＴＤ（Indc）Ｎが、目標ＴＤ比８．０％よりも実行判断閾値Ｔｈ（ｂ）だけ低い６．７２％を３回連続で下回った場合に、トナー残量確認シーケンスが必要であると判断する。
【００８０】
従来、トナー補給量が低下したトナーボトル７０を使用して図１１（ａ）のＮ＋１枚目のシートＰの表面に高濃度画像を形成する場合、画像形成に使用するトナー量がトナーボトル７０から補給されるトナー量を上回る。その結果、トナー補給が間に合わず、現像器５２内のトナー濃度が一時的に低下する。図１１（ａ）に示すように、高濃度画像を連続で形成するとＮ＋１枚目の表面の画像形成を終了したタイミングで、差分値ΔＴＤ比が実行判断閾値Ｔｈ（ａ）である−１．０％以下となる。つまり、トナー残量確認シーケンスの実行判断条件であるＴＤ比（７．０％）以下になってしまう。その後、Ｎ＋３枚目から低濃度の画像を連続で画像形成すると、トナーボトル７０から補給されるトナー量が画像形成に使用されるトナー量を上回るためにトナー濃度が回復する。しかし、高濃度画像を連続出力し、一時的に現像器５２内のトナー濃度が低下したことで３枚連続で差分値ΔＴＤ比が−１．０％以下となる。その結果、トナー残量確認シーケンスの実行判断条件が満たされる。ゆえに、従来、Ｎ＋５枚目の表面の画像形成を行う前に、トナー残量確認シーケンスが実行される。
【００８１】
本実施形態では、図１１（ｂ）に示すように、トナーの補給量が低下したトナーボトル７０を使用して高濃度画像を連続で形成すると、現像器５２内のトナー濃度が一時的に低下する。しかし、実行判断閾値Ｔｈ（ｂ）が−１．２８％と低いため、差分値ΔＴＤ比がこれを下回ることない。そのために本実施形態の画像形成装置は、トナー残量確認シーケンスを実施することなくＮ＋５枚目の表面の画像形成を行う。
このように本実施形態では、トナー残量確認シーケンスの実行判断閾値Ｔｈ（実行判断条件）が、動作モードや紙サイズ情報に応じて最適化される。
【００８２】
ＣＰＵ１０１は、両面印刷を行う場合、片面印刷のときよりも画像形成処理の中断が早くなるように実行判断閾値Ｔｈを変更する。また、ＣＰＵ１０１は、シートＰのサイズが大きいほど、画像形成処理の中断が早くなるように実行判断閾値Ｔｈを変更する。
このように実行判断条件である実行判断閾値Ｔｈを最適化するとこで、トナー残量確認シーケンスの実行回数を減らすことが可能となる。そのために本実施形態の画像形成装置は、トナー残量確認シーケンスの実行によるダウンタイムを削減することができる。また、トナーボトル７０のトナー無しの判断後のトナー濃度低下によるシートＰの画像不良を防止することができる。
【００８３】
＜第２実施形態＞
図８（ｂ）に示すように。両面印刷時には、画像形成装置内で循環するシートＰの枚数が１〜３枚である。第１実施形態では、両面印刷時に画像形成装置内でシートＰが３枚循環するものとして実行判断条件を最適化している。第２実施形態では、両面印刷時に画像形成装置内に残るシートＰの枚数に応じて実施判断条件を最適化する。ここではシートＰが画像形成装置内に１枚残る場合を例に説明する。第２実施形態の画像形成装置の構成は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００８４】
（紙搬送制御）
図１２は、画像形成時のシートＰの画像形成装置内の位置の説明図である。図１２では、３枚のシートＰ１〜Ｐ３が、両面に画像形成されてフェイスダウン排紙トレイ１５に排出される。ＣＰＵ１０１は、時刻ｔ’１において、給紙部１０から１枚目のシートＰ１を最初の停止位置であるレジスト部ＳＰまで搬送し停止させる。ＣＰＵ１０１は、時刻ｔ’２において、トナー像が形成された中間転写ベルト７の動きに同期して、レジスト部ＳＰに停止させているシートＰ１の搬送を再開する。ＣＰＵ１０１は、シートＰ１の表面に、中間転写ベルト７上に形成されたトナー像を二次転写部８で二次転写した後、定着部１２で該トナー像を定着させる。ＣＰＵ１０１は、表面にトナー像が定着してシートＰ１をスイッチバック搬送し、再搬送シートパス１６を搬送させる。
【００８５】
ＣＰＵ１０１は、シートＰ１を、時刻ｔ’３において第１両面停止位置Ｒ１を通過させ、時刻ｔ’４において第２両面停止位置Ｒ２を通過させて、レジスト部ＳＰで停止させる。ＣＰＵ１０１は、時刻ｔ’５において、トナー像が形成された中間転写ベルト７の動きに同期して、レジスト部ＳＰに停止させているシートＰ１の搬送を再開する。ＣＰＵ１０１は、シートＰ１の裏面に、中間転写ベルト７上に形成されたトナー像を二次転写部８で二次転写した後、定着部１２で該トナー像を定着させる。また、ＣＰＵ１０１は，時刻ｔ’５において、２枚目のシートＰ２を給紙部１０からレジスト部ＳＰまで搬送して停止させる。
【００８６】
ＣＰＵ１０１は、時刻ｔ’６において、裏面にトナー像が定着したシートＰ１をフェイスダウン排紙トレイ１５に排出する。また、ＣＰＵ１０１は、トナー像が形成された中間転写ベルト７の動きに同期して、レジスト部ＳＰに停止させているシートＰ２の搬送を再開し、シートＰ２の表面への画像形成を行う。
以降、１枚目のシートＰ１と同様に、ＣＰＵ１０１は、２枚目のシートＰ２、三枚目のシートＰ３に対しても画像形成を行い、全てのシートＰ１〜Ｐ３を画像形成装置外に排出して画像形成処理を終了する。
【００８７】
このように、画像形成は、シートＰ１の表面、シートＰ１の裏面、シートＰ２の表面、シートＰ２の裏面、シートＰ３の表面、シートＰ３の裏面の順に行われる。つまり、第２実施形態では、両面印刷時に、Ｎ枚目のシートＰＮの表面に画像を形成した後、Ｎ枚目の裏面、Ｎ＋１枚目の表面、Ｎ＋１枚目の裏という順に１枚ずつ画像形成が行われる。
【００８８】
（トナー無し判断後の紙搬送制御）
図１３は、トナーボトル７０のトナー無しの判断後の画像形成時のシートＰの画像形成装置内の位置の説明図である。
【００８９】
図１３では、時刻ｔ’５までは図１２と同様の処理であり、１枚目のシートＰ１の両面への画像形成が終了し、２枚目のシートＰ２が画像形成されておらずレジスト部ＳＰに停止する。ＣＰＵ１０１は、時刻ｔ’６においてトナー残量確認シーケンスを実行し、時刻ｔ’７においてトナーボトル７０のトナー無しを判断する。ＣＰＵ１０１は、トナーボトル７０のトナー無しを判断しているため、３枚目のシートＰ３の画像形成及び給紙搬送を行わず、現在、画像形成処理中でレジスト部ＳＰに停止するシートＰ２に対して画像形成を行う。つまり、ＣＰＵ１０１は、トナー無しを判断した後に、シートＰ２の両面の２ページ分の画像形成を行う。
【００９０】
（トナー残量確認シーケンスの実施判断条件）
図１４は、第２実施形態の、トナー残量確認シーケンスの実行判断条件である実行判断閾値Ｔｈを決定するためのテーブルの例示図である。画像形成装置は、トナーボトル７０内にトナーが有ると判断する場合、３ページ分の画像形成を行う間隔でトナー残量確認シーケンスを実行する。トナーボトル７０内にトナーが無いと判断した後、画像形成装置は、動作モードが片面印刷であれば１ページ、両面印刷であれば２ページの画像形成を行う。
【００９１】
ＣＰＵ１０１は、現像器５２内のトナー濃度の差分値ΔＴＤ比が実行判断閾値Ｔｈ以下であること検出してから、トナー残量確認シーケンスを行い、トナーの有無の判断を行う。この場合、画像形成装置が処理を停止するまでに、ＣＰＵ１０１は、片面印刷の場合は４ページ分の画像を形成し、両面印刷の場合は５ページ分の画像を形成する。従って、画像形成動作時に低下するＴＤ比の最大値は、片面印刷時に「０．０４×４＝０．１６％」、両面印刷時に「０．０４×５＝０．２０％」となる。
【００９２】
従って、片面印刷でシートＰの面積が６００［ｃｍ２］の場合、トナー残量確認シーケンスを、画像不良が発生するＴＤ比６．４％よりも０．１６％高いＴＤ比６．５６％のタイミングで実行すれば、画像不良が発生しない。そこで、ＣＰＵ１０１は、実行判断閾値Ｔｈを「６．５６−８．０＝−１．４４％」とする。同様に、両面印刷時は、トナー残量確認シーケンスを、画像不良が発生するＴＤ比６．４％よりも０．２０％高い６．６０％のタイミングで実行すれば、画像不良が発生しない。そこで、ＣＰＵ１０１は、実行判断閾値Ｔｈを「６．７０−８．０＝−１．４０％」とする。このようにして、図１４のテーブルの各値が算出される。
【００９３】
両面印刷時に画像形成装置内で循環するシートＰの枚数によって、トナー無しを判断した後に、画像形成されるページ数が異なる。そのために、画像形成装置が両面印刷を行う場合、画像形成装置内で循環するシートＰの枚数に応じて、トナー残量確認シーケンスの実行判断条件である実行判断閾値Ｔｈを最適化する。これにより、トナー残量確認シーケンスの実行回数を削減して、更なるダウンタイムの削減が可能となる。
【符号の説明】
【００９４】
５１…感光ドラム、６１…帯電器、６２…レーザスキャナ、６…一次転写ローラ、６５…クリーニング器、５２…現像器、２１１…攪拌室、２１２…現像室、２１３…隔壁、２２１…第２搬送スクリュー、２２２…第１搬送スクリュー、２３１…マグネット、２３２…現像スリーブ、２５…規制ブレード、２６…トナー濃度センサ、２７…現像駆動モータ、７０…トナーボトル、７１…上トナー搬送スクリュー、７２…下トナー搬送スクリュー、７３…補給モータ、７４…回転検出部、７６…トナーボトル装着センサ
【図１】
2017083651.tif 000003
【図２】
2017083651.tif 000004
【図３】
2017083651.tif 000005
【図４】
2017083651.tif 000006
【図５】
2017083651.tif 000007
【図６】
2017083651.tif 000008
【図７】
2017083651.tif 000009
【図８】
2017083651.tif 000010
【図９】
2017083651.tif 000011
【図１０】
2017083651.tif 000012
【図１１】
2017083651.tif 000013
【図１２】
2017083651.tif 000014
【図１３】
2017083651.tif 000015
【図１４】
2017083651.tif 000016