(57)【要約】【課題】トナー補給量の誤差を正確に推定する。【解決手段】ＣＰＵ６７は、カウント累積部１１１５により、カウント累積値ΣＣに新たなビデオカウント値を累積してカウント累積値ΣＣを更新し、前回のトナー補給から今回のトナー補給までの間における、インダクタンスセンサ２０の出力値Ｄｎと目標値Ｄｎｒｅｆとの差分ΔＤｎの平均値Ｘを算出する。トナー補給信号がオンとなると、ＣＰＵ６７は、トナー濃度推定部１１０７によって、カウント累積値ΣＣと称呼の補給量である規定補給量とから、現像器４４内部の推定トナー濃度ＥＣを推定し、推定トナー濃度ＥＣと平均値Ｘとの差分に基づいて、補給量誤差推定部１１０８によりトナー補給量誤差を推定する。【選択図】図５
2016151596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを収容する収容部を備え、前記収容部に収容されたトナーを用いて、画像情報に基づくトナー像を形成する画像形成手段と、
予め決定された補給量を１回分の規定の補給量として、補給部から前記収容部にトナーを補給する補給手段と、
前記トナー像を形成することによって前記収容部から消費されるトナーの消費量を前記画像情報に基づいて検知する第１の検知手段と、
前記収容部に収容されているトナー量を検知する第２の検知手段と、
前記補給手段による前回のトナー補給の後に前記第１の検知手段により検知された消費量の累積値を算出する算出手段と、
前記補給手段によりトナー補給が実施されたことに応じて、前記規定の補給量と、前記算出手段により算出された前記消費量の累積値と、前記補給手段による前回のトナー補給の後における前記第２の検知手段の検知結果とに基づいて、前記規定の補給量に対する前記補給手段によるトナー補給量の誤差を推定する推定手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第２の検知手段の検知結果と目標値とから、前記収容部に収容された収容トナー量を決定する決定手段を有し、
前記推定手段は、前記規定の補給量と前記消費量の累積値とから前記収容部のトナー量を推定すると共に、前記推定したトナー量と前記決定手段により決定された前記収容トナー量とに基づいて、前記トナー補給量の誤差を推定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記推定手段は、前記規定の補給量と前記消費量の累積値との差分を前記収容部のトナー量として推定すると共に、前記推定したトナー量と前記収容トナー量との差分から前記トナー補給量の誤差を推定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記決定手段は、前記補給手段による前回のトナー補給の後から今回のトナー補給までの間における、前記第２の検知手段の検知結果と前記目標値との差の平均値を、前記収容トナー量として決定することを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第２の検知手段により検知されたトナー量と目標値との差を演算する第１の演算手段と、
前記第１の演算手段により演算された前記差の累積値を演算する第２の演算手段と、
前記第１の検知手段により検知された前記消費量と、前記第１の演算手段により演算された前記差と、前記第２の演算手段により演算された前記差の累積値とに基づいて、前記補給手段によりトナーを補給すべきか否かを判定するための判定値を決定し、該決定した判定値の累積値が所定値を越えた場合に、前記収容部にトナーが補給されるよう前記補給手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記推定手段により推定された前記トナー補給量の誤差に基づいて、前記補給部におけるトナーの残量を判定する判定手段を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記収容部には、前記トナーを含む現像剤が収容されており、
前記第２の検知手段は、前記収容部に収容された前記現像剤中のトナーの割合に応じた信号を出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
トナーを収容する収容部を備え、前記収容部に収容されたトナーを用いて、画像情報に基づくトナー像を形成する画像形成手段と、予め決定された補給量を１回分の規定の補給量として、補給部から前記収容部にトナーを補給する補給手段と、を有する画像形成装置の制御方法であって、
前記トナー像を形成することによって前記収容部から消費されるトナーの消費量を前記画像情報に基づいて検知する第１の検知工程と、
前記収容部に収容されているトナー量を検知する第２の検知工程と、
前記補給手段による前回のトナー補給の後に前記第１の検知工程により検知された消費量の累積値を算出する算出工程と、
前記補給手段によりトナー補給が実施されたことに応じて、前記規定の補給量と、前記算出工程により算出された前記消費量の累積値と、前記補給手段による前回のトナー補給の後における前記第２の検知工程の検知結果とに基づいて、前記規定の補給量に対する前記補給手段によるトナー補給量の誤差を推定する推定工程と、を有することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
【請求項９】
前記第２の検知工程の検知結果と目標値とから、前記収容部に収容された収容トナー量を決定する決定工程を有し、
前記推定工程は、前記規定の補給量と前記消費量の累積値とから前記収容部のトナー量を推定すると共に、前記推定したトナー量と前記決定工程により決定された前記収容トナー量とに基づいて、前記トナー補給量の誤差を推定することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置の制御方法。
【請求項１０】
前記推定工程は、前記規定の補給量と前記消費量の累積値との差分を前記収容部のトナー量として推定すると共に、前記推定したトナー量と前記収容トナー量との差分から前記トナー補給量の誤差を推定することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置の制御方法。
【請求項１１】
前記決定工程は、前記補給手段による前回のトナー補給の後から今回のトナー補給までの間における、前記第２の検知工程の検知結果と前記目標値との差の平均値を、前記収容トナー量として決定することを特徴とする請求項９または１０に記載の画像形成装置の制御方法。
【請求項１２】
前記第２の検知工程により検知されたトナー量と目標値との差を演算する第１の演算工程と、
前記第１の演算工程により演算された前記差の累積値を演算する第２の演算工程と、
前記第１の検知工程により検知された前記消費量と、前記第１の演算工程により演算された前記差と、前記第２の演算工程により演算された前記差の累積値とに基づいて、前記補給手段によりトナーを補給すべきか否かを判定するための判定値を決定し、該決定した判定値の累積値が所定値を越えた場合に、前記収容部にトナーが補給されるよう前記補給手段を制御する制御工程とを有することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置の制御方法。
【請求項１３】
前記推定工程により推定された前記トナー補給量の誤差に基づいて、前記補給部におけるトナーの残量を判定する判定工程を有することを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載の画像形成装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、収容部へのトナー補給量の誤差を推定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置は、現像器等の収容部に収容された現像剤中のトナーを消費することによって、画像形成装置に入力された画像情報に基づくトナー像を形成する。この画像形成装置においては、収容部に収容されている現像剤中のトナーの割合に応じて、画像形成装置により形成される画像の濃度が変化することが知られている。
【０００３】
そのため、従来の画像形成装置には、画像情報に基づくトナー像が形成されることによって収容部から消費されるトナーの量（トナー消費量）を予測し、収容部内のトナーの割合が目標値となるように、トナー補給量を決定するものがある。ここで、トナー消費量は計算による理論的なものなので、実際に収容部から消費されるトナーの実消費量と前述の決定されたトナー消費量とには若干の誤差がある。つまり、前述の決定されたトナー消費量分のトナーを補給しても、収容部内のトナーの割合が目標値とならない可能性がある。
【０００４】
そこで、収容部内のトナーの割合に基づいて算出した補正量を用いて、トナー消費量に応じたトナー補給量を補正するものが知られている（特許文献１）。ところが、特許文献１に記載の画像形成装置は、収容部内のトナーの割合が目標値よりも高い状態で、複数の低トナー消費量の画像を形成した後に複数の高トナー消費量の画像を形成する場合、速やかに収容部にトナーが補給されないという問題がある。
【０００５】
収容部内のトナーの割合が目標値よりも高い状態で、複数の低トナー消費量の画像を形成する場合に、前述の補正量はトナーの補給量を抑制するような値となる。つまり、収容部内のトナーの割合が目標値よりも高い状態では、前述の補正量が負の値となる。
【０００６】
そのため、複数の低トナー消費量の画像を形成した後に、高トナー消費量の画像を形成する場合、高トナー消費量の画像に応じて予測されるトナー消費量と補正量とに基づいて算出されるトナー補給量が０以下の値となってしまう。これにより、高トナー消費量の画像が形成され始めて、収容部内のトナーが減少しているにも拘わらず、収容部にトナーが補給されなくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−３０４４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで従来、一般に、収容部へは、予め決定された補給量を１回分の規定の補給量としてトナー補給がなされる。例えば、ホッパ等の補給部にトナーボトルが接続され、現像器内部のトナー濃度に応じて、補給部から現像器へ必要量のトナーが補給される。ホッパに計量センサが設けられた構成においては、毎回の供給量を正確に把握ことができる。しかし、計量センサを有しない場合は、１回分（１ポンプ当たり）の規定の補給量が正確に把握することができない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、トナー補給量の誤差を正確に推定することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、トナーを収容する収容部を備え、前記収容部に収容されたトナーを用いて、画像情報に基づくトナー像を形成する画像形成手段と、予め決定された補給量を１回分の規定の補給量として、補給部から前記収容部にトナーを補給する補給手段と、前記トナー像を形成することによって前記収容部から消費されるトナーの消費量を前記画像情報に基づいて検知する第１の検知手段と、前記収容部に収容されているトナー量を検知する第２の検知手段と、前記補給手段による前回のトナー補給の後に前記第１の検知手段により検知された消費量の累積値を算出する算出手段と、前記補給手段によりトナー補給が実施されたことに応じて、前記規定の補給量と、前記算出手段により算出された前記消費量の累積値と、前記補給手段による前回のトナー補給の後における前記第２の検知手段の検知結果とに基づいて、前記規定の補給量に対する前記補給手段によるトナー補給量の誤差を推定する推定手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、トナー補給量の誤差を正確に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】画像形成装置の概略構成図である。
【図２】現像器の要部概略図である。
【図３】画像形成装置のトナー補給に係る電気的な構成を示すブロック図である。
【図４】トナー補給制御の処理を示すフローチャートである。
【図５】トナー補給量誤差の推定処理を示すフローチャートである。
【図６】トナー補給量誤差を逐次、通紙ごとに推定する手法における、トナー補給量誤差の実測値、トナー補給信号、トナー補給量誤差の推定値を示す図である。
【図７】本実施の形態の手法における、トナー補給量誤差の実測値、トナー補給信号、トナー補給量誤差の推定値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、一例として電子写真方式のデジタル複写機として構成される。本発明が適用可能な画像形成装置は、例えば、感光体、誘電体等の像担持体上に画像情報信号に対応して形成した潜像を現像して可視画像（トナー像）を形成し、この可視画像を紙等の転写材に転写し、定着させて永久像にする装置であればよい。潜像を現像する現像装置の構成は、トナー粒子とキャリア粒子を主成分とした二成分現像剤を用いたものであればよい。なお、潜像を形成する構成には、電子写真方式または静電記録方式の他、種々の方式が適用可能である。
【００１５】
図１において、原稿３１の画像はレンズ３２によってＣＣＤ等の撮像素子３３に投影される。この撮像素子３３は原稿３１の画像の濃度に対応したアナログ画像信号を発生する。撮像素子３３から出力されるアナログ画像信号は画像信号処理回路３４に送られ、ここで画素毎の濃度に対応した出力レベルを有するデジタル画像信号に変換され、パルス幅変調回路３５に送られる。
【００１６】
このパルス幅変調回路３５は入力されるデジタル画像信号に基づき、各画素の濃度に応じた時間幅（時間長）のパルス信号を出力する。パルス幅変調回路３５から出力されたパルス信号は半導体レーザ３６に供給される。半導体レーザ３６はパルス信号の時間幅に基づいてレーザ光を出射する。
【００１７】
半導体レーザ３６から出射されたレーザ光３６ａは回転多面鏡３７によって偏向され、ｆ／θレンズ等のレンズ３８やミラー３９によって感光ドラム４０上に照射される。なお、感光ドラム４０は図中矢印方向へ回転駆動される。回転多面鏡３７により偏向されたレーザ光３６ａは、回転多面鏡３７の回転によって、感光ドラム４０の回転軸と平行な方向（主走査方向）に走査される。
【００１８】
感光ドラム４０は、除電器４１で除電された後、帯電器４２により均一に帯電される。露光装置は、半導体レーザ３６、回転多面鏡３７、レンズ３８、ミラー３９を有する。この露光装置が、デジタル画像信号に対応して変調されたレーザ光３６ａによって感光ドラム４０を露光し、感光ドラム４０上にデジタル画像信号に対応した静電潜像を形成する。現像器４４は、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤４３を収容する収容部である。現像器４４は、感光ドラム４０上に形成された静電潜像を、トナーを用いて現像してトナー像を形成する。記録材担持ベルト４７は、２個のローラ４５、及び４６に架け回されており、記録材４８を担持して図中矢印方向へ搬送する。転写帯電器４９は、感光ドラム４０上に形成されたトナー像を、記録材担持ベルト４７に担持された記録材４８に転写する。
【００１９】
このトナー像が転写された記録材４８は記録材担持ベルト４７から分離されて図示しない定着器へ向けて搬送される。定着器は、ヒータを有する加熱ローラと加熱ローラを押圧する加圧ローラとを備え、トナー像が形成された記録材４８に熱と圧力を加えることによって、記録材４８上のトナー像を記録材４８に定着する。ドラムクリーナ５０は、感光ドラム４０上のトナー像が記録材４８に転写された後、この感光ドラム４０上に残った残留トナーを除去する。
【００２０】
なお、以上の説明において、感光ドラム４０、除電器４１、帯電器４２、現像器４４、転写帯電器４９、及びドラムクリーナ５０を備えた画像形成ステーション（画像形成手段）が１つである画像形成装置について説明した。しかし、本発明が適用される装置は、複数の画像形成ステーションを有する画像形成装置であってもよい。例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックの各色に対する４つの画像形成ステーションが、記録材担持ベルト４７の搬送方向に沿って並んで配置されたフルカラーの画像形成装置であってもよい。この構成とする場合、原稿の画像をシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックに色分解し、各画像形成ステーションに対応した色成分毎のトナー像が感光ドラム上に形成される。そして、各画像形成ステーション上の色成分毎のトナー像が、記録材担持ベルト４７に担持された記録材４８に順次転写され、フルカラーのトナー像が形成される。
【００２１】
図２は、現像器４４の要部概略図である。現像器４４は感光ドラム４０に対向して配置されている。現像器４４の内部は、隔壁５１によって現像室５２と撹拌室５３とに区画されている。現像室５２には矢印方向に回転する非磁性の現像スリーブ５４が配置されており、この現像スリーブ５４内にマグネット５５が固定されている。
【００２２】
現像スリーブ５４に担持された現像剤は規制ブレード５６によって、その層厚が規制される。現像スリーブ５４に担持された現像剤（磁性キャリアと非磁性トナーを含む）は、現像スリーブ５４の矢印方向への回転に伴い、感光ドラム４０と対向する現像領域を通過することによって、感光ドラム４０に供給される。これによって、感光ドラム４０上の静電潜像が現像される。なお、現像スリーブ５４には電源５７から直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加されている。
【００２３】
撹拌スクリュー５８は現像室５２中の現像剤を撹拌すると共にこの現像剤を搬送する。また、撹拌スクリュー５９は、トナー補給槽であるホッパ６０（図１）のトナー排出口６１から搬送スクリュー６２の回転によって供給されたトナー６３と、撹拌室５３に収容されている現像剤４３とを撹拌する。これにより、現像剤中のトナーの割合（以降、トナー濃度と称す。）が均一にされる。隔壁５１には現像室５２と撹拌室５３とを相互に連通させる不図示の現像剤通路が形成されている。撹拌スクリュー５８、及び５９が回転することによって、現像室５２と撹拌室５３とに収容されている現像剤が現像器４４内を循環する。
【００２４】
現像室５２の底壁には、現像器４４に収容されているトナーの量を検知するインダクタンスセンサ２０（第２の検知手段）が配置されている。具体的には、インダクタンスセンサ２０は、現像室５２に収容されている現像剤の透磁率を検出し、現像剤中のトナーの割合に応じた信号を出力する。コントローラ１１００が有するＣＰＵ６７がインダクタンスセンサ２０の出力信号に基づいて現像剤中のトナー量を検知する。
【００２５】
現像室５２に収容されている現像剤は、トナーと磁性を有するキャリアとを含んでいる。そのため、現像器トナー濃度が上昇すると、現像剤中のキャリアの割合が減少するので、インダクタンスセンサ２０の出力値が減少する。一方、現像器トナー濃度が低下すると、現像剤中のキャリアの割合が増加するので、インダクタンスセンサ２０の出力値が増加する。つまり、インダクタンスセンサ２０は、現像室５２内に蓄積された現像剤中のトナーの割合（トナー濃度）に応じた信号をコントローラ１１００（図３）に出力する。
【００２６】
本実施形態においては、画像形成ステーションが画像情報に基づくトナー像を形成することによって現像器４４から消費されるトナーの消費量と、インダクタンスセンサ２０により検知される現像器トナー濃度とに基づいてトナー補給量が決定される。トナー補給量はトナー補給制御処理（図４）で決定される。
【００２７】
ＣＰＵ６７（図１）は、画像形成ごとに、モータ７０（補給手段）を駆動するモータ駆動回路６９を制御する。トナー補給量が大きいほどモータ７０の駆動時間は長くなり、トナー補給量が小さいとモータ７０の駆動時間は短くなる。モータ７０の駆動力はギア列７１を介して搬送スクリュー６２に伝達され、搬送スクリュー６２はホッパ６０内のトナー６３を搬送して現像器４４に所定量のトナーを補給する。
【００２８】
図３は、画像形成装置のトナー補給に係る電気的な構成を示すブロック図である。ＣＰＵ６７は、トナー補給制御処理を実施するために各部を制御する制御回路である。インダクタンスセンサ２０は図２において説明しているので、ここでの説明を省略する。モータ駆動回路６９は、搬送スクリュー６２を回転駆動するモータ７０を制御する。
【００２９】
コントローラ１１００は、記憶部６８を有する。インダクタンスセンサ２０による検知結果である出力値Ｄｎ（ｎはページ数であり、Ｄｎはｎページ目の出力値を示す）は、差分算出部１１０２へ出力される。カウンタ６６（第１の検知手段）による計数結果は第１補給量決定部１１０１とカウント累積部１１１５（算出手段）とへ出力される。差分算出部１１０２の算出結果は第２補給量決定部１１０４と平均値演算部１１１６とへ出力される。トナー濃度目標値決定部１１０３は目標値Ｄｎｒｅｆ（ｎはページ数）を決定してそれを差分算出部１１０２へ出力する。第１補給量決定部１１０１及び第２補給量決定部１１０４の決定結果は補給量合算部１１０５へ出力される。
【００３０】
カウンタ６６は、画像信号処理回路３４から出力されたデジタル画像信号に基づいて、１ページ分の画像に含まれる画素毎の濃度の総和を計数する。カウンタ６６により計数された画素毎の濃度の総和（以降、ビデオカウント値と称する）は、画像情報に含まれる１ページ分のトナー像を形成することで現像器４４から消費されるトナーの消費量に相当する。なお、ビデオカウント値（ビデオカウント数とも称される）を取得する方法は、公知の技術であるので、ここでの説明を省略する。
【００３１】
本実施の形態においては、コントローラ１１００が、インダクタンスセンサ２０により出力された出力値Ｄｎ（トナー濃度）と、カウンタ６６により取得されたビデオカウント値とに基づいて、現像器４４に補給すべきトナー補給量を決定する。さらに、コントローラ１１００は、決定したトナー補給量の累積値が所定値よりも小さい値となるまで、モータ駆動回路６９により搬送スクリュー６２が回転されてホッパ６０（図１）内のトナー６３が現像器４４へ補給される。
【００３２】
補給部としてのホッパ６０からは、予め決定された補給量を１回分の規定の補給量として、現像器４４にトナーが補給される。１回分の規定の補給量は、搬送スクリュー６２が１回転することによって補給される量であるが、ばらつきが生じ得る。従って、１回分の規定の補給量（以下、「規定補給量」と略記することもある）は、１回の補給動作における（１ポンプ当たりの）称呼の補給量であり、固定値である。
【００３３】
単位補給量演算部１１０６は、モータ駆動回路６９へ、補給のための駆動指令を出力する際、オンのトナー補給信号を発生させる。トナー補給信号は、ホッパ６０から１ポンプ分、トナーを補給するようモータ駆動回路６９に指令する度に、パルス状にオン・オフされる信号である。１回の補給動作を行う毎にトナー補給信号がオンになる。トナー補給信号は、モータ駆動回路６９とトナー濃度推定部１１０７とへ出力される。
【００３４】
カウント累積部１１１５は、カウンタ６６から入力されるビデオカウント値を累積することでカウント累積値ΣＣを算出し、それをトナー濃度推定部１１０７に出力する。平均値演算部１１１６は、平均値Ｘを演算し、それを補給量誤差推定部１１０８へ出力する。平均値Ｘは、前回のトナー補給から今回のトナー補給までの間における、インダクタンスセンサ２０の出力値Ｄｎとトナー濃度目標値決定部１１０３から出力される目標値Ｄｎｒｅｆとの差分ΔＤｎを平均した値である。トナー濃度推定部１１０７は、オンのトナー補給信号（補給要求）を受けると、カウント累積値ΣＣと規定補給量とから、現像器４４のトナー量（トナー濃度）を推定し、それを推定トナー濃度ＥＣとして補給量誤差推定部１１０８へ出力する。
【００３５】
補給量誤差推定部１１０８は、推定トナー濃度ＥＣと平均値Ｘとの差分から、「トナー補給量誤差」を推定する。トナー補給量誤差は、規定の補給量に対するモータ７０による実際のトナー補給量の誤差である。補給量誤差推定部１１０８は、推定したトナー補給量誤差をボトルニアエンド判定部１１１２へ出力する。ＣＰＵ６７、トナー濃度推定部１１０７及び補給量誤差推定部１１０８が本発明における「推定手段」に該当する。ホッパ６０には、不図示のトナーボトルがセットされている。ボトルニアエンド判定部１１１２は、ボトルの交換が必要となった場合に、ＣＰＵ６７による制御に従ってボトル交換表示部１１１３へトナーボトルの交換を促す内容を表示させる。
【００３６】
以下、トナー補給制御について図４に基づいて説明する。図４は、トナー補給制御の処理を示すフローチャートである。ＣＰＵ６７は、不図示のインターフェースを介して画像情報が転送されることに応じてこのトナー補給制御を開始する。
【００３７】
ＣＰＵ６７は、カウンタ６６からビデオカウント値が入力されると（ステップＳ２０１）、第１補給量決定部１１０１において、ビデオカウント値に基づく第１の補給量を決定する（ステップＳ２０２）。すなわち、ＣＰＵ６７は、ビデオカウント値とトナー補給量との対応関係を示す換算テーブル（図示せず）を参照することによって、ビデオカウント値に基づく第１の補給量を決定する。
【００３８】
前述したステップＳ２０１において、カウンタ６６は、画像情報に含まれる少なくとも１ページ以上のトナー像から、ページ毎にビデオカウント値を取得する。そして、カウンタ６６は、画像形成ステーションが各ページのトナー像を形成し始めるタイミングに応じて、対応するページのビデオカウント値をコントローラ１１００へ出力する。つまり、カウンタ６６は、画像形成ステーションによって形成されるべき１ページ分のトナー像に対応したビデオカウント値をコントローラ１１００へ出力する。
【００３９】
コントローラ１１００には、１ページ分のトナー像を形成する前のタイミングにおいて、インダクタンスセンサ２０の出力値Ｄｎが入力される（ステップＳ２０３）。ＣＰＵ６７は、差分算出部１１０２により、インダクタンスセンサ２０の出力値Ｄｎと、トナー濃度目標値決定部１１０３から出力される目標値Ｄｎｒｅｆとの差分ΔＤｎを演算する（ステップＳ２０４）。
【００４０】
ここで、ｎページ目のトナー像が形成される場合、インダクタンスセンサ２０の出力値Ｄｎと目標値Ｄｎｒｅｆとの差分ΔＤｎ（収容トナー量）は式（１）によって演算される。
ΔＤｎ＝Ｄｎ−Ｄｎｒｅｆ  ただし、ｎはページ数  …（１）
【００４１】
トナー濃度目標値決定部１１０３は、画像形成装置に設けられた不図示の環境センサにより検知される画像形成装置の周囲の温度や湿度に基づき、目標値Ｄｎｒｅｆを決定する。
【００４２】
ＣＰＵ６７は、第２補給量決定部１１０４により、ｎページ目の画像を形成するタイミングにおける差分ΔＤｎと、後述の累積値ΣΔＤｎ−１とに基づいて、第２の補給量を決定する（ステップＳ２０５）。本実施の形態においては、例えば、第２補給量決定部１１０４が式（２）によって第２の補給量を決定する。
第２の補給量＝（α×ΔＤｎ）＋（β×ΣΔＤｎ−１）  …（２）
【００４３】
ここで、定数α、βは実験によって予め決定されたゲインの値である。本実施の形態においては、定数α、βはいずれも１よりも小さい正の値とする。
【００４４】
前述の累積値ΣΔＤｎ−１とは、１ページ分のトナー像を形成する度にインダクタンスセンサ２０から入力される出力値Ｄｎと、トナー濃度目標値決定部１１０３により出力された目標値Ｄｎｒｅｆとに基づいて演算された値である。この累積値ΣΔＤｎ−１は、後述のステップＳ２０８、またはステップＳ２０９において決まる。
【００４５】
次いで、ＣＰＵ６７は、補給量合算部１１０５により、第１の補給量と第２の補給量の和を演算し、合算補給量を決定する（ステップＳ２０６）。この合算補給量は、後述のステップＳ２１０において補給量バッファ値に加算され、この補給量バッファ値が所定値以上であれば、搬送スクリュー６２が回転してホッパ６０から現像器４４にトナーを補給する補給動作が開始される。
【００４６】
ここで、現像器トナー濃度が目標値よりも高い状態で、トナー消費量が極めて少ない画像を形成する場合、第２の補給量が負の値となり、合算補給量も負の値となってしまう。トナー消費量が極めて少ない画像を連続して形成した場合、１ページ毎に補給量バッファ値に負の値の合算補給量が加算されるので、補給量バッファ値が負の値となってしまう。そして、トナー消費量が極めて少ない画像を連続して形成した後に、トナー消費量が極めて多い画像を形成する場合に、合算補給量が正の値となっているにも拘わらず、補給量バッファ値が所定値以上とならないので補給動作が開始されないという問題が生じてしまう。
【００４７】
そこで、本実施の形態においては、現像器トナー濃度が目標値よりも高い状態で、トナー消費量が極めて少ない画像を形成する場合に、補給量バッファ値が低下することを抑制する構成とする。
【００４８】
ステップＳ２０６において合算補給量が決定された後、ＣＰＵ６７は、合算補給量が負の値であるか否かを判定する（ステップＳ２０７）。ＣＰＵ６７は、ステップＳ２０７において合算補給量が負の値であると判定した場合、第２補給量決定部１１０４により差分ΔＤｎを累積値ΣΔＤｎ−１に加算せずに、累積値ΣΔＤを維持する（ステップＳ２０８）。即ち、ステップＳ２０８において、第２補給量決定部１１０４は累積値ΣΔＤｎ−１を累積値ΣΔＤｎに設定する。
【００４９】
ステップＳ２０８においては、ＣＰＵ６７は、差分の累積処理を実施しないので、現像器トナー濃度が目標値よりも高い状態でトナー消費量が極めて少ない画像を連続して形成する場合であっても、補給量バッファ値が低下してしまうことを抑制できる。
【００５０】
一方、ＣＰＵ６７は、ステップＳ２０７において合算補給量が負の値でないと判定した場合、第２補給量決定部１１０４により差分ΔＤｎを累積値ΣΔＤｎ−１に加算する（ステップＳ２０９）。即ち、ステップＳ２０９において、第２補給量決定部１１０４は、累積値ΣΔＤｎ−１と差分ΔＤｎとの和を累積値ΣΔＤｎに設定する。
【００５１】
ステップＳ２０７においては、合算補給量は、第１のタイミングにおいて演算された累積値ΣＤｎ−１に対して、第１のタイミングにおいて演算された差分ΔＤｎを加算して更新するか、又は、加算せずに更新するかを判定する判定値として機能する。ステップＳ２０８またはステップＳ２０９において、第２補給量決定部１１０４が累積値ΣΔＤｎを設定した後、ＣＰＵ６７は、単位補給量演算部１１０６により合算補給量を補給量バッファ値に加算する（ステップＳ２１０）。なお、累積値ΣΔＤｎは、次回のトナー補給制御処理において合算補給量を決定するための演算に用いられる。次回のトナー補給制御処理が実施されるタイミングが第１のタイミングよりも後の第２のタイミングに相当する。
【００５２】
ＣＰＵ６７はステップＳ２１０において演算された補給量バッファ値が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２１１）。この所定値は、不図示のＲＯＭなどに予め記憶されている。この所定値は、例えば、上述した規定補給量と同じ値であるが、異なる値としてもよい。
【００５３】
ＣＰＵ６７は、ステップＳ２１１において補給量バッファ値が所定値以上であると判定した場合にステップＳ２１２へ進み、モータ駆動回路６９へ駆動指令を送信する（ステップＳ２１２）。モータ駆動回路６９は駆動指令（オンのトナー補給信号）を受信すると、搬送スクリュー６２を１回転させるように、モータ７０を駆動する。これによって、搬送スクリュー６２がホッパ６０から現像器４４へトナーを１回分（規定補給量）供給する。
【００５４】
次いで、ＣＰＵ６７は、補給量バッファ値から所定値を減算し（ステップＳ２１３）、ステップＳ２１１へ移行する。つまり、ＣＰＵ６７は、ステップＳ２１１からステップＳ２１３までの処理において、補給量バッファ値が所定値未満となるまで、ホッパ６０から現像器４４へトナーを供給させる。ＣＰＵ６７は、ステップＳ２１１において補給量バッファ値が所定値未満であると判定した場合には、図４のトナー補給制御を終了させる。
【００５５】
このようなトナー補給制御によれば、累積値ΣΔＤが過剰に蓄積されることが防止され、現像器トナー濃度を、オーバーシュートを起こさずに、スムーズに目標値に収束することができ、好適な画像形成を常時維持することができる。
【００５６】
なお、本実施の形態においては、１ページ前のトナー像を形成したときの合算補給量が閾値（ここでは０）よりも小さければ、ＣＰＵ６７が第２補給量決定部１１０４により差分の累積値ΣΔＤを演算させることを停止する構成とした。しかしながら、この構成は、第２補給量決定部１１０４が累積値に対して差分が加算されないようにする構成であれば他の構成であってもよい。例えば、１ページ前のトナー像を形成したときの合算補給量が閾値よりも小さければ、ＣＰＵ６７が第２補給量決定部１１０４により差分の値を０として累積値ΣΔＤを更新させる構成であってもよい。なお、合算補給量と比較される閾値は０に限るものではない。
【００５７】
次に、図５を参照して、トナー補給量誤差の推定について説明する。図５は、トナー補給量誤差の推定処理を示すフローチャートである。この処理は、画像形成装置の本体電源がオンにされたときに開始される。
【００５８】
まず、ＣＰＵ６７は、記憶部６８より前回の遅延演算変数を呼び出す（ステップＳ３０１）。ここで、遅延演算変数には、ステップＳ３０３で記憶される状態量値も含まれる。各状態量値には、後述するステップＳ３０８、Ｓ３１０、Ｓ３１２でそれぞれ求められる平均値Ｘ、推定トナー濃度ＥＣ、カウント累積値ΣＣが含まれる。次に、ＣＰＵ６７は、画像形成装置本体の電源がオフにされたか否かを判別する（ステップＳ３０２）。その判別の結果、本体の電源がオフにされた場合は、ＣＰＵ６７は、記憶部６８に現在の各状態量値を記憶させ（ステップＳ３０３）、画像形成装置本体の電源をオフにして図５の処理を終了させる。一方、画像形成装置本体の電源がオフにされていない場合は、ＣＰＵ６７は、処理をステップＳ３０４に進める。ステップＳ３０２は、所定時間（例えば、０．１秒）の待機を経て実行される。
【００５９】
ステップＳ３０４では、ＣＰＵ６７は、カウンタ６６からビデオカウント値を入力する。そしてＣＰＵ６７は、カウント累積部１１１５により、カウント累積値ΣＣに新たなビデオカウント値を累積してカウント累積値ΣＣを更新する（ステップＳ３０５）。次に、ＣＰＵ６７は、単位補給量演算部１１０６よりトナー補給信号を入力し（ステップＳ３０６）、差分算出部１１０２より差分ΔＤｎを入力する（ステップＳ３０７）。
【００６０】
次に、ＣＰＵ６７は、平均値演算部１１１６により、平均値Ｘを演算する（ステップＳ３０８）。すなわち、ＣＰＵ６７は、前回のトナー補給から今回のトナー補給までの間における、出力値Ｄｎと目標値Ｄｎｒｅｆとの差分ΔＤｎの合計値を差分ΔＤｎの個数で除算することで、平均値Ｘを算出する。次にＣＰＵ６７は、トナー補給信号がオンであるか否かを判別する（ステップＳ３０９）。その判別の結果、ＣＰＵ６７は、トナー補給信号がオンである場合は、ステップＳ３１０〜Ｓ３１５で、トナー濃度推定及びトナー補給量誤差推定の処理を実行する一方、トナー補給信号がオンでない場合は、処理をステップＳ３０２に戻す。
【００６１】
ステップＳ３１０では、ＣＰＵ６７は、トナー濃度推定部１１０７によって、カウント累積値ΣＣと称呼の補給量である規定補給量とから、現像器４４内部のトナー量を推定トナー濃度ＥＣとして推定する。カウント累積値ΣＣは、前回に規定補給量を補給した以降に消費されたトナー量であるので、両者の差分（規定補給量−カウント累積値ΣＣ）が推定トナー濃度ＥＣとなる。トナー消費量に対して補給トナー量の方が多いほど、推定トナー濃度ＥＣは高い値をとる。
【００６２】
次に、ＣＰＵ６７は、トナー濃度推定部１１０７において推定された推定トナー濃度ＥＣと、平均値演算部１１１６において演算された平均値Ｘとの差分を演算する（ステップＳ３１１）。そしてＣＰＵ６７は、推定トナー濃度ＥＣと平均値Ｘとの差分に基づいて、補給量誤差推定部１１０８によりトナー補給量誤差を推定する（ステップＳ３１２）。具体的には、ＣＰＵ６７は、「平均値Ｘ−推定トナー濃度ＥＣ」をトナー補給量誤差として算出する。
【００６３】
上述したように、トナー濃度推定部１１０７においては、ホッパ６０から現像器４４に補給されるトナー量の基準として、１ポンプ当たりの称呼値（規定補給量）を用いている。しかしながら、実際には１ポンプごとのトナー補給量にはばらつきがある。実際のトナー補給量誤差は、称呼のトナー補給量と実際のトナー補給量が等しければ０、称呼のトナー補給量に対して実際のトナー補給量が少なければマイナス値、多ければプラス値をとる値である。平均値Ｘと推定トナー濃度ＥＣとの差分は実際のトナー補給量誤差に起因している。平均値Ｘは、目標値Ｄｎｒｅｆを基準とした現像器４４の実測のトナー濃度に相当する。一方、推定トナー濃度ＥＣは、目標値Ｄｎｒｅｆを基準とした理論上の現像器４４のトナー濃度である。よって、平均値Ｘと推定トナー濃度ＥＣとの差分から、トナー補給量誤差を推定することができる。平均値Ｘと推定トナー濃度ＥＣとの差分の絶対値が大きいほど、トナー補給量誤差の絶対値も大きくなる。
【００６４】
次に、ＣＰＵ６７は、トナー補給量誤差の推定値を更新する（ステップＳ３１３）。具体的には、ＣＰＵ６７は、トナー補給量誤差の前回値に代えて今回値をトナー補給量誤差とする。次に、ＣＰＵ６７は、カウント累積値ΣＣを初期化し（ステップＳ３１４）、平均値Ｘを初期化して（ステップＳ３１５）、処理をステップＳ３０２に戻す。従って、トナー補給量誤差の推定（ステップＳ３１０〜Ｓ３１５）は、トナー補給信号がオンとなることに応じて実施され、毎回、推定値が更新される。
【００６５】
図５の処理により推定したトナー補給量の誤差は、各種の制御や判断に用いることができる。例えば、ＣＰＵ６７は、ホッパ６０におけるトナーの残量を判定してもよい。具体的には、ＣＰＵ６７は、推定したトナー補給量誤差を用いて、ボトルニアエンド判定部１１１２によってトナーボトル（不図示）がニアエンド（ボトル内のトナーが残り僅かである）かどうかを判定する。ボトルニアエンドにおいては、トナー補給量誤差はマイナス値に向けて単調に減少するという特徴を持つ。そこで、この特徴を利用して、ボトルニアエンド判定を行うことができる。例えば、所定以上のマイナス傾向が所定時間以上継続する場合は、ニアエンドであると判定できる。そして、ＣＰＵ６７は、ボトルニアエンドと判定したら、ボトルを交換すべき旨をボトル交換表示部１１１３に表示させる。これらの処理ステップは、例えば、図５のステップＳ３１５の後に設けてもよい。
【００６６】
このほか、推定したトナー補給量誤差を、現像器４４の内部のトナー濃度の安定化制御にも用いることができる。例えば、トナー補給量誤差に応じて、合算補給量及び／又は補給量バッファ値を補正する等の制御が考えられる。
【００６７】
ここで、本実施の形態による手法でトナー補給量誤差を推定することの効果を検証する。
【００６８】
１つの手法として、通紙ごとに画像情報より得られるビデオカウント値及び規定補給量からトナー濃度を推定し、推定したトナー濃度と差分ΔＤｎとの差分からトナー補給量誤差を逐次、通紙ごとに推定する手法が考えられる。しかし、通紙ごとに画像濃度に応じたビデオカウント値が入力されるのに対して、補給量バッファ値が所定値以上にならないとトナー補給はなされない。そのため、低トナー消費量の画像の形成が連続するケースでは、トナー補給信号がオンとなる頻度が低くなる。具体的には、低濃度の画像を連続して作像する際は、例えば、トナー補給信号は何１０枚の通紙あたりに１回しかオンとならず、それ以外はオフである。従って、トナー補給量誤差を通紙ごとに推定する手法により、トナー補給が長期間なされない間にも、トナー補給量誤差の推定が逐次実施されるように構成した場合は、トナー補給量誤差の推定値が大きく変動するおそれがある。
【００６９】
そこで、本実施の形態では、上記に説明したように、ＣＰＵ６７は、トナー補給量誤差の推定を、トナー補給がなされるごと（トナー補給信号がオンになるごと）に実施する。これにより、画像形成時の画像濃度が低かったとしても、トナー補給量の誤差の推定が大きく狂うことがない。しかも、推定トナー濃度ＥＣと比較される、現像器４４の実測のトナー濃度に相当する値として、前回のトナー補給から今回のトナー補給までの間における、出力値Ｄｎと目標値Ｄｎｒｅｆとの差分ΔＤｎの平均値Ｘを用いた。これにより、出力値Ｄｎの周期的な変動を吸収してトナー補給量の誤差の推定誤差を小さくすることができる。なお、推定誤差を小さくする効果を期待しない場合は、平均値Ｘを用いることは必須でなく、例えば、推定直前における１つ以上の差分ΔＤｎを用いてもよい。
【００７０】
図６と図７で、トナー補給量誤差を逐次、通紙ごとに推定する手法と、本実施の形態によるトナー補給ごとに推定する手法とを比較する。
【００７１】
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、トナー補給量誤差を逐次、通紙ごとに推定する手法における、トナー補給量誤差の実測値、トナー補給信号、トナー補給量誤差の推定値を示す図である。図６（ａ）〜（ｃ）において、横軸には実時間（秒）をとる。図６（ａ）、（ｃ）の縦軸にはトナー補給量誤差をとり、図６（ｂ）の縦軸には信号のオン・オフをとる。具体的な条件として、トナーボトルを新品状態でホッパ６０にセットし、画像サイズＡ４、画像濃度２％の画像を１００００秒まで連続して作像した場合を例にとる。
【００７２】
トナー補給量誤差の推定値は、図６（ａ）に示すように、１ポンプ当たりのトナー補給量が称呼値に対してプラス側に推移し、比率でいえば約１．２〜１．３倍程度で推移している。図６（ｂ）に示すように、補給量バッファ値が所定値以上となって初めてトナー補給は行われる。低濃度画像を連続して作像する場合は、消費されるトナー量が少ないため、補給量バッファ値が所定値以上となるまで時間がかかり、トナー補給の頻度は非常に低い。その一方、トナー補給量誤差の推定は通紙ごとに逐次行われるため、低濃度画像などのトナー補給信号がオンとなる間隔が広い場合には、トナー補給量誤差を正確に推定できない（図６（ｃ））。
【００７３】
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、本実施の形態によるトナー補給量誤差をトナー補給ごとに推定する手法における、トナー補給量誤差の実測値、トナー補給信号、トナー補給量誤差の推定値を示す図である。図７（ａ）〜（ｃ）において、横軸と縦軸にとる値や作像条件は図６（ａ）〜（ｃ）と同じである。
【００７４】
本実施の形態では、トナー補給量誤差の推定はトナー補給信号がオンになったときにだけ実施される。図７（ｃ）に示すように、推定したトナー補給量誤差は実測のトナー補給量誤差（図７（ａ））に近いものとなり、図６（ｃ）に比べて、トナー補給量誤差を正確に推定できている。このように、推定演算をトナー補給信号と同期させて行うことで、低濃度画像の連続形成時のようにトナー補給信号がオンとなる間隔が広い場合でも、トナー補給量誤差を正確に推定することができる。
【００７５】
本実施の形態によれば、画像形成時の画像濃度にかかわらず、トナー補給量の誤差を正確に推定することができる。
【００７６】
なお、本発明は、小型の画像形成装置のように、ホッパを有さずにトナーボトルから現像器にトナーを直接供給する構成にも適用可能である。
【００７７】
なお、図５のステップＳ３１２で推定されるトナー補給量誤差は、規定の補給量に対する実際のトナー補給量の誤差であればよく、トナー補給量のばらつきを表す値であればよい。従って、「平均値Ｘと推定トナー濃度ＥＣとの差分」に代えて、推定トナー濃度ＥＣに対する平均値Ｘの比率としてトナー補給量誤差を表現してもよい。
【００７８】
なお、図５のステップＳ３０８においては差分ΔＤｎを用いて平均値Ｘを求め、ステップＳ３１０においては規定補給量とカウント累積値ΣＣとの差分を用いて推定トナー濃度ＥＣを求めた。しかし、このように差分を用いる代わりに比率を用いて各値を求めてもよい。すなわち、平均値Ｘは、「ΔＤｎ＝Ｄｎ−Ｄｎｒｅｆ」により求め、推定トナー濃度ＥＣは「規定補給量−カウント累積値ΣＣ」により求めた。しかしこれらに代えて、平均値Ｘを「Ｄｎ／Ｄｎｒｅｆ」により求めると共に、推定トナー濃度ＥＣを「規定補給量／カウント累積値ΣＣ」により求めてもよい。
【００７９】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００８０】
２０  インダクタンスセンサ
４４  現像器
６６  カウンタ
６７  ＣＰＵ
７０  モータ
１１０７  トナー濃度推定部
１１０８  補給量誤差推定部
１１１５  カウント累積部
【図１】
2016151596.tif 000003
【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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