(57)【要約】【課題】トナーボトルのボトルニアエンドを適正に判定できる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１０００は、画像データに基づいて感光ドラム４０に形成された静電潜像を現像する現像器４４を備える画像形成部と、現像器４４にトナーを補給するトナーボトル６０と、現像器４４のトナー濃度を検知するセンサ２０と、画像形成部が形成する画像の画素数をカウントするカウンタ６６と、トナーボトル６０を駆動して現像器４４にトナーを補給する補給信号を出力する単位補給量演算部１１０６と、カウンタ６６のカウント値と補給信号から現像器４４のトナー濃度を推定する推定部１１０７と、推定したトナー濃度とセンサ２０の測定値に相当するトナー濃度とを用いてトナー補給量誤差を推定する推定部１１０８と、トナー補給量誤差が閾値（Ａ）以下となった場合にトナーボトル６０の交換時期としてのニアエンドを判定する判定部１１０９を有する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体を画像データに基づいて露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像に現像剤を供給して現像する現像手段とを備える画像形成部と、
前記現像手段に現像剤を補給する補給手段と、
前記現像手段における現像剤濃度を測定する濃度測定手段と、
前記画像形成部が形成する画像の画素数をカウントするカウント手段と、
前記補給手段を駆動して該補給手段に充填された現像剤を前記現像手段に補給する駆動手段に駆動指令信号を出力する出力手段と、
前記カウント手段のカウント値と前記駆動指令信号とを用いて前記現像手段の現像剤濃度を推定する第１の推定手段と、
前記第１の推定手段で推定した現像剤濃度と、前記濃度測定手段で測定した現像剤濃度とを用いて前記補給手段からの現像剤補給量誤差を推定する第２の推定手段と、
前記現像剤補給量誤差が所定の閾値（Ａ）以下となった場合に前記補給手段が交換時期になったと判定する判定手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像剤補給量誤差は、前記駆動手段の１駆動当たりの公称の現像剤補給量に対する実際の現像剤補給量の比率であ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】
前記判定手段は、前記現像剤補給量誤差が所定の閾値（Ａ）以下となる頻度が所定の閾値（Ｂ）以上である場合に前記補給手段が交換時期になったと判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】
前記補給手段は、前記現像剤が充填されたボトルであり、前記判定手段は、前記ボトルのボトルニアエンドを判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記濃度測定手段で測定した前記現像剤濃度が所定の閾値（Ｃ）以下となるか、または前記駆動指令信号に相当する現像剤補給量の合計量が所定の閾値（Ｄ）以上の場合、前記画像形成部における新規画像形成を止めた状態で現像剤補給を開始し、その後、所定回数以上現像剤を補給しても、前記現像剤濃度及び前記現像剤補給量の合計が復帰しない場合に、前記補給手段が交換時期になったと判定する第２の判定手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像剤濃度及び前記現像剤補給量が復帰した場合、前記新規画像形成を止めた状態で現像剤補給を行う補給モードを中断させる中断手段を有することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像剤補給量誤差に応じて、前記駆動手段の駆動量または駆動時間を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記現像手段に収容された現像剤は、トナー粒子とキャリア粒子を含む二成分現像剤であり、前記補給手段は、前記現像手段に前記トナー粒子を補給することを特徴とする請求項１乃至７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、画像形成装置に関し、特に、現像器にトナーを補給するトナーボトルの交換時期を判定する判定手段を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、レーザビームプリンタなどの画像形成装置においては、トナーボトルの内容量が空になる直前の交換時期を判定するボトルニアエンド判定を行い、ニアエンドと判定された場合は、ユーザにトナーボトルの交換を促す表示を行う。
【０００３】
従来、トナーはトナーボトルからホッパと称されるトナー補給容器を介して現像器に供給されていた。ホッパには計量センサが設けられており、計量センサによって検知されるホッパ内部のトナー量を用いてトナー補給量誤差が求められていた。トナー補給量誤差とは、１ポンプ当たりの公称トナー補給量と実際のトナー補給量の差分である。そして、ボトルニアエンドに向けてトナー補給量誤差がマイナス側に増大する傾向があることに基づいてボトルニアエンド判定が行われていた。
【０００４】
しかしながら、近年、画像形成装置全体のコストダウンに伴い計量センサを搭載せずにボトルニアエンド判定を行うことが求められている。また、画像形成装置の小型化に伴い、ホッパを具備しないでトナーボトルから現像器にトナーを直接供給する構成が広く採用されている。ホッパを具備しない構成の装置は、ホッパに設けられた計量センサを具備しないために、計量センサで計測したトナー量を用いることなくトナー補給量誤差を推定し、ボトルニアエンドの判定を行う必要がある。
【０００５】
計量センサを用いることなくトナー補給量誤差を推定する画像形成装置として、画像情報から得られるピクセルカウント数及び補給回数から算出されるトナー補給量を用いる画像形成装置が知られている。すなわち、形成画像のピクセルカウント数の累積値に対するトナー補給量の累積値の変化量が上限値よりも大きい場合はトナー補給量を減少させ、下限値よりも小さい場合はトナー補給量を増加させることによってトナー濃度を安定させる技術が提案されている。かかる技術として、例えば、特許文献１が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２０６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術では、トナーボトル単体でのトナー補給量誤差の傾向を推定することはできるが、ボトルエンドに向けてトナー補給量誤差が次第にマイナス側に増大するように変化するトナー補給量誤差を推定することができない。このため、推定したトナー補給量誤差を用いてトナーボトルのボトルニアエンドを適正に判定することができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、現像剤補給手段の交換時期に向けて次第にマイナス側に増大するように変化する現像剤補給量誤差を推定して、現像剤補給手段の交換時期を適正に判定することができ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】
上記課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体を画像データに基づいて露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像に現像剤を供給して現像する現像手段とを備える画像形成部と、前記現像手段に現像剤を補給する補給手段と、前記現像手段における現像剤濃度を測定する濃度測定手段と、前記画像形成部が形成する画像の画素数をカウントするカウント手段と、前記補給手段を駆動して該補給手段に充填された現像剤を前記現像手段に補給する駆動手段に駆動指令信号を出力する出力手段と、前記カウント手段のカウント値と前記駆動指令信号とを用いて前記現像手段の現像剤濃度を推定する第１の推定手段と、前記第１の推定手段で推定した現像剤濃度と、前記濃度測定手段で測定した現像剤濃度とを用いて前記補給手段からの現像剤補給量誤差を推定する第２の推定手段と、前記現像剤補給量誤差が所定の閾値（Ａ）以下となった場合に前記補給手段が交換時期になったと判定する判定手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、形成された画像の画素数をカウントするカウント手段のカウント値から求められる現像剤消費量と、現像手段に現像剤を補給する駆動手段の駆動指令信号から求められる現像剤補給量との差分から現像手段の現像剤濃度を推定する。また、推定した現像剤濃度と濃度測定手段の測定値との差分から、現像剤補給量誤差を推定し、推定した現像剤補給量誤差が所定値（Ａ）以上になった場合に、補給手段の交換時期と判定する。これによって、現像剤補給手段の交換時期に向けて次第にマイナス側に増大するように変化する現像剤補給量誤差を推定して、現像剤補給手段の交換時期を適正に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置における現像器の概略構成を示す断面図である。
【図３】図１の画像形成装置において、画像情報信号の濃度情報をカウントする方法を説明するための波形図である。
【図４】図１の画像形成装置におけるトナー補給制御コントローラの構成を示すブロック図である。
【図５】トナー補給処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態に係る画像形成装置のトナー補給制御コントローラの構成を示すブロック図である。
【図７】ボトルニアエンド判定処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】図７のステップＳ３０４の第１ボトルニアエンド判定処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】図７のステップＳ３０５の第２ボトルニアエンド判定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】従来技術の効果を説明するための図である。
【図１１】実施の形態の効果を説明するための図である。
【図１２】実施の形態の変形例におけるトナー補給制御コントローラのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明が適用される画像形成装置の概略構成を示す図である。この画像形成装置は、電子写真方式のデジタル複写機である。但し、本発明は、これに限定されるものではなく、電子写真方式の他、静電記録方式、その他種々の画像形成装置にも等しく適用することができる。すなわち、本発明は、例えば、感光体、誘電体等の像担持体上に電子写真方式、静電記録方式等によって画像情報信号に対応した潜像を形成し、形成した潜像を現像して可視画像とした後、転写材に転写し、定着させる構成の画像形成装置に広く適用できる。
【００１４】
図１において、画像形成装置１０００は、ハード構成として画像形成部を備えている。画像形成部は、像担持体としての感光ドラム４０と、該感光ドラム４０に対向配置された除電器４１、一次帯電器４２、現像器４４、クリーナ５０及び感光ドラム４０の表面に静電潜像を形成する露光部を備えている。露光部は、光源としての半導体レーザ３６、回転多面鏡３７、ｆ／θレンズ３８、固定ミラー３９を備えている。そして、露光部は、レンズ３２を介して撮像素子３３で読み取った原稿３１の画像データに基づいて感光ドラム４０を露光して原稿３１に対応する静電潜像を形成する。
【００１５】
現像器４４は、該現像器４４に現像剤としてのトナー６３を補給するトナー補給槽６０を備えている。トナー補給槽６０は、トナーボトルであり、搬送スクリュー６２、該搬送スクリュー６２を駆動するためのモータ７０及びギア列７１を備えている。
【００１６】
図２は、図１の画像形成装置における現像器の概略構成を示す断面図である。
【００１７】
図２において、現像器４４は、感光ドラム４０に対向して配置されており、その内部は垂直方向に延在する隔壁５１によって第１室（現像室）５２と第２室（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、現像スリーブ５４内にマグネット５５が固定配置されている。現像スリーブ５４はブレード５６によって層厚が規制された二成分現像剤を担持搬送し、感光ドラム４０と対向する現像領域で非磁性のトナー粒子を感光ドラム４０に供給して静電潜像を現像する。二成分現像剤には、磁性キャリア粒子と非磁性トナー粒子（以下、単に「トナー」という。）が含まれ、静電潜像はトナーによって現像される。現像効率、即ち静電潜像へのトナーの付与率を向上させるために、現像スリーブ５４には電源５７から直流電圧を交流電圧に重畳した現像バイアス電圧が印加されている。
【００１８】
現像室５２及び撹拌室５３にはそれぞれ撹拌スクリュー５８及び５９が配置されている。撹拌スクリュー５８は現像室５２中の現像剤を撹拌搬送する。また、撹拌スクリュー５９は、トナー補給槽６０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と既に現像器４４内に収容されている二成分現像剤４３とを撹拌搬送し、トナー濃度を均一化する。隔壁５１には図２における手前側と奥側の端部において現像室５２と撹拌室５３とを相互に連通させる現像剤通路（図示せず）が形成されている。そして、一方の現像剤通路を介して、撹拌スクリュー５８、５９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５２内の現像剤が、現像室５２から撹拌室５３内へ移動する。また、他方の現像剤通路を介して、撹拌室５３内でトナー濃度が回復した現像剤が、撹拌室５３から現像室５２内へ移動する。
【００１９】
画像形成装置１０００は、また、感光ドラム４０の下方に、支持ローラ４５、４６に支持された転写材担持ベルト４７を備えている。転写材担持ベルト４７を介して感光ドラム４０と対向する位置には転写帯電器４９が設けられている。
【００２０】
このような構成の画像形成装置において、複写されるべき原稿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。撮像素子３３は原稿３１の画像を多数の画素に分解し、各画素の濃度に対応した光電変換信号を発生する。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、各画素毎にその画素の濃度に対応した出力レベルを有する画素画像信号に変換され、パルス幅変調回路３５に送られる。パルス幅変調回路３５は、入力した画素画像信号毎に、そのレベルに対応した幅（時間長）のレーザ駆動パルスを形成して出力する。
【００２１】
図３は、図１の画像形成装置において、画像情報信号の濃度情報をカウントする方法を説明するための波形図であり、図３（ａ）は、入力した画素画像信号のレベルに対応してパルス幅変調回路３５によって形成されたレーザ駆動パルスを示す図である。図３（ａ）に示すように、高濃度の画素画像信号に対してはより幅の広い駆動パルスＷが、低濃度の画素画像信号に対してはより幅の狭い駆動パルスＳが、中濃度の画素画像信号に対しては中間の幅の駆動パルスＩがそれぞれ形成される。
【００２２】
パルス幅変調回路３５から出力されたレーザ駆動パルスは潜像形成手段である半導体レーザ３６に供給され、半導体レーザ３６をそのパルス幅に対応する時間だけ発光させる。従って、半導体レーザ３６は高濃度画素に対してはより長い時間駆動し、低濃度画素に対してはより短い時間駆動する。従って、感光ドラム４０は、高濃度画素に対しては主走査方向により長い範囲が露光され、低濃度画素に対しては主走査方向により短い範囲が露光される。すなわち、画素の濃度に対応して静電潜像のドットサイズが異なる。図３（ｄ）は、図３（ａ）のレーザ駆動パルスに対応する静電潜像を示す図である。図３（ｄ）において、低濃度、中濃度及び高濃度画素の静電潜像Ｌ、Ｍ、Ｈにおけるトナー消費量は、当然のことながら、高濃度画素の場合方が低濃度画素の場合よりも多くなる。
【００２３】
半導体レーザ３６から放射されたレーザ光３６ａは回転多面鏡３７によって掃引され、ｆ／θレンズ３８及びレーザ光３６ａを感光ドラム４０方向に指向させる固定ミラー３９によって感光ドラム４０上にスポット結像される。このようにして、レーザ光３６ａは感光ドラム４０の回転軸とほぼ平行な方向（主走査方向）に感光ドラム４０を走査し、その表面に静電潜像を形成する。なお、潜像形成手段は、半導体レーザ３６の他ＬＥＤアレイ等の光源であってもよく、特に限定されるものではない。
【００２４】
感光ドラム４０はアモルファスシリコン、セレン、ＯＰＣ等を表面に有し、矢印方向に回転する電子写真感光ドラムであり、除電器４１で均一に除電された後、一次帯電器４２によって一様に帯電される。その後、上述のように、画像データに対応して変調されたレーザ光で露光走査され、画像データに対応した静電潜像が形成される。静電潜像は現像手段である現像器４４によって反転現像され、可視画像（トナー像）が形成される。反転現像とは、感光体の光で露光された領域に、潜像と同極性に帯電したトナーを付着させてこれを可視化する現像方法である。感光ドラム４０上のトナー像は、転写材担持ベルト４７上に保持された転写材４８に転写帯電器４９の作用によって転写される。
【００２５】
なお、図１の画像形成装置１０００においては、説明を簡単にするために、１つの画像形成ステーション（感光ドラム４０、除電器４１、一次帯電器４２、現像器４４等を含む）のみを図示した。しかしながら、画像形成装置がカラー画像形成装置の場合には、例えば、転写材担持ベルト４７上にその移動方向に沿って順次に配列されたシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色に対する４つの画像形成ステーションを有する。そして、各画像形成ステーションの感光ドラム上に原稿の画像を色分解した各色毎の静電潜像が順次に形成され、対応する色トナーを有する現像器で現像され、転写材担持ベルト４７によって保持、搬送される転写材４８に順次に転写される。
【００２６】
トナー像が転写された転写材４８は転写材担持ベルト４７から分離され、図示省略した定着器に搬送され、ここで、トナー像が転写材４８に定着される。転写後に感光ドラム４０上に残った残留トナーは、クリーナ５０によって除去される。
【００２７】
このような画像形成処理に伴って現像器４４内のトナーが消費されると、トナーが充填されたトナー補給槽６０から現像器４４に対して、トナー消費量に応じたトナーが補給される。
【００２８】
現像器４４の現像室５２の底壁にはトナー濃度測定手段としてのインダクタンスセンサ２０が設置され、現像室５２内の現像剤４３の現実のトナー濃度に対応した検出値を、後述するＣＰＵ６７で制御される補給制御コントローラ１１００に出力する。また、画像形成装置１０００には、消費トナー算出手段であるピクセルカウント方式のカウンタ６６が設けられており、画像信号処理回路３４の出力信号のレベルが画素毎にカウントされる。
【００２９】
すなわち、パルス幅変調回路３５の出力信号がＡＮＤゲート６４の一方の入力に供給され、このＡＮＤゲートの他方の入力にはクロックパルス発振器６５から図３（ｂ）に示したようなクロックパルスが供給される。従って、ＡＮＤゲート６４からは図３（ｃ）に示したようなレーザ駆動パルスＳ、Ｉ、Ｗの各々のパルス幅に対応した数のクロックパルス、即ち、各画素の濃度に対応した数のクロックパルスが出力される。このクロックパルス数は、各画像毎にカウンタ６６によって積算され、ピクセルカウント数が算出される。例えば、Ａ４用紙の最大ピクセルカウント数は３７０７×１０６である。カウンタ６６における各画像毎のパルス積算信号Ｃ１は、原稿３１のトナー像を１つ形成するために現像器４４から消費されるトナー量に対応している。なお、ピクセルカウンタ６６は、上述のレーザ駆動パルスに同期したもの以外にも、画像データから直接、画素数をカウントする方式のもの等、様々あるが、どの方式のものであってもよい。
【００３０】
現像器４４においては、インダクタンスセンサ２０の出力とピクセルカウンタ６６のピクセルカウント数に基づいて、トナー補給量が決定され、画像形成ごとにトナー補給手段であるモータ７０のモータ駆動回路６９が駆動制御される。このとき、補給量が多ければモータ７０の駆動時間はより長い時間となり、補給量が少しであればモータ７０の駆動時間はより短い時間となる。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はトナー補給槽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。
【００３１】
以下、図１の画像形成装置におけるトナー補給処理について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３２】
図４は、図１の画像形成装置におけるトナー補給制御コントローラの構成を示すブロック図である。図４において、トナー補給制御コントローラ１１００は、ＣＰＵ６７及び記憶部６８を有している。また、補給制御コントローラ１１００は、第１補給量決定部１１０１及び差分算出部１１０２を有する。第１補給量決定部１１０１は、カウンタ６６からピクセルカウント数を受信する。差分算出部１１０２は、インダクタンスセンサ２０で検出された現像室５２内のトナー濃度と、トナー濃度目標値決定部１１０３で決定されたトナー濃度目標値との差を算出する。トナー補給制御コントローラ１１００は、また、第２補給量決定部１１０４、補給量合算部１１０５及び単位補給量演算部１１０６を備えている。単位補給量演算部１１０６は、単位補給量を算出してモータ駆動回路６９に補正駆動指令を出力する。
【００３３】
以下、具体的トナー補給処理について説明する。
【００３４】
図５は、トナー補給処理の手順を示すフローチャートである。トナー補給処理は、画像形成装置１０００のトナー補給制御コントローラ１１００のＣＰＵ６７が、図示省略したＲＯＭに記憶されたトナー補給処理プログラムに従って実行する。画像形成装置１０００によって画像形成処理が開始されると、トナーが消費され、トナー消費に伴ってトナー補給処理が開始される。
【００３５】
図５において、トナー補給処理が開始されると、ＣＰＵ６７は、第１補給量決定部１１０１を制御して消費トナー算出手段であるカウンタ６６からピクセルカウント数を受信する（ステップＳ２０１）。次いで、ＣＰＵ６７は、第１補給量決定部１１０１を制御して、入力されたピクセルカウント数に基づいて現像器４４で消費されたトナー量に相当する第１のトナー補給量を決定する（ステップＳ２０２）。このとき、第１補給量決定部１１０１は、入力されたピクセルカウント数と、予め作成されたピクセルカウント数とトナー補給時間との対応関係を示す換算テーブルを用いて第１のトナー補給量を決定する。
【００３６】
次いで、ＣＰＵ６７は、差分算出部１１０２を制御してインダクタンスセンサ２０から現像器４４内のトナー濃度に対応する出力値を受信する（ステップＳ２０３）。次いで、ＣＰＵは、差分算出部１１０２を制御してインダクタンスセンサ２０の出力値を現像器４４内のトナー濃度値に換算し、得られたトナー濃度値とトナー濃度目標値決定部１１０３で決定された目標値との差分を算出する（ステップＳ２０４）。なお、トナー濃度目標値は、トナー濃度目標値決定部１１０３において、環境その他、諸条件に基づいて決定される。
【００３７】
次いで、ＣＰＵ６７は、第２補給量決定部１１０４を制御して、差分算出部１１０２で求めた差分に所定のゲインを乗じたものと、前回までの差分累積値に所定のゲインを乗じたものの和を第２のトナー補給量として決定する（ステップＳ２０５）。第２補給量決定部１１０４には、ステップＳ２０４で算出した現像器４４内のトナー濃度の測定値と目標値との差分の累積が演算されている。
【００３８】
次いで、ＣＰＵ６７は、補給量合算部１１０５を制御して、第１のトナー補給量と第２のトナー補給量との和を求めて合算補給量とする（ステップＳ２０６）。次いで、ＣＰＵ６７は、求めた合算補給量が負であるか否かを判定する（ステップＳ２０７）。ステップＳ２０７の判定の結果、合算補給量が負でなく正の場合（ステップＳ２０７で「ＮＯ」）、トナー補給動作を行う方向であり、ＣＰＵ６７は、第２補給量決定部１１０４を制御して、前回までの差分累積値に今回の差分を加算する（ステップＳ２０９）。これによって、次回以降のトナー補給処理に備える。
【００３９】
今回の差分を差分累積値に加算した（ステップＳ２０９）後、ＣＰＵ６７は、単位補給量演算部１１０６を制御して補給量合算部１１０５で求めた合算補給量を、単位補給量演算部１１０６における補給量バッファ値に加算する（ステップＳ２１０）。補給量バッファ値とは、単位補給量演算部１１０６が補給量合算部１１０５から受信した補給量を蓄積したものであり、後述するように、この補給量バッファ値が所定値である単位補給量を超えた場合に、トナー補給が実行される。
【００４０】
合算補給量を補給量バッファ値に加算した（ステップＳ２１０）後、ＣＰＵ６７は、補給量バッファ値が、所定の単位補給量に達したか否か、すなわち補給量バッファ値が単位補給量以上になったか否かを判定する（ステップＳ２１１）。ステップＳ２１１の判定の結果、補給量バッファ値が単位補給量以上になった場合（ステップＳ２１１で「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ６７は、トナー補給手段であるモータ７０を回転すべくモータ駆動回路６９に対して駆動指令信号を出力する（ステップＳ２１２）。モータ駆動回路６９は、駆動指令信号が入力される度に、補給モータ７０を駆動して単位補給量分のトナーをトナーボトル６０から現像器４４の撹拌室に補給する。
【００４１】
モータ駆動回路６９に対して駆動指令信号を出力した後、ＣＰＵ６７は、補給量バッファ値から単位補給量を減算し（ステップＳ２１３）、処理をステップＳ２１１に戻す。すなわち、ＣＰＵ６７は、補給量バッファ値が単位補給量を下回るまでステップＳ２１１〜２１３の処理を繰り返す。そして、ステップＳ２１１の判定の結果、補給量バッファ値が単位補給量を下回った場合（ステップＳ２１１で「ＮＯ」）、ＣＰＵ６７は、次回の為に補給バッファ値を保持したまま補給動作を終了する。
【００４２】
一方、ステップＳ２０７の判定の結果、合算補給量が負の場合（ステップＳ２０７で「ＹＥＳ」）は、トナー補給量を減らす方向である。従って、ＣＰＵ６７は、第２補給量決定部１１０４を制御して、前回までの差分累積値への今回の差分の加算は行わず、前回までの値のまま保持し（ステップＳ２０８）、その後、処理をステップＳ２１０に進める。
【００４３】
図５の処理によれば、ピクセルカウント数に基づいてトナー消費量を求め、求めたトナー消費量から第１のトナー補給量を決定する。また、インダクタンスセンサ２０の出力に基づいて現像器４４内のトナー濃度の実測値を求め、求めた実測値と目標値とに基づいて第２の補給量を決定する。そして第１の補正量と第２の補正量との合算補給量が所定の単位補給量になった場合にトナーボトルからのトナー補給を実行する。これによって、現像器４４の現像室５２内のトナー濃度を所定値以上に維持することができる。
【００４４】
以下、実施の形態に係る画像形成装置を用いたトナーボトルの交換時期を判定するボトルニアエンド判定処理について説明する。
【００４５】
図６は、実施の形態に係る画像形成装置のトナー補給制御コントローラの構成を示すブロック図である。図６において、このトナー補給制御コントローラ１２００が、図４のトナー補給制御コントローラ１１００と異なるところは、トナー濃度推定部１１０７、トナー補給量誤差推定部１１０８、強制補給判定部１１１０を設けた点である。またトナー補給制御コントローラ１２００は、第１及び第２ボトルニアエンド判定部１１０９及び１１１１を設けた点、総合ボトルニアエンド判定部１１１２及びボトル交換表示部１１１３を設けた点においても図４のトナー補給制御コントローラと異なっている。
【００４６】
以下、図６のトナー補給制御コントローラ１２００のＣＰＵ１６７が実行するボトルニアエンド判定処理について説明する。
【００４７】
図７は、ボトルニアエンド判定処理の手順を示すフローチャートである。このボトルニアエンド判定処理は、図６のトナー補給制御コントローラ１２００のＣＰＵ１６７が、図示省略したＲＯＭに記憶されたボトルニアエンド判定処理プログラムに従って実行する。なお、図７の処理は、例えば、０．１秒ごとに繰り返し実行される。
【００４８】
図７において、画像形成装置１０００に電源が投入（オン）されるとボトルニアエンド判定処理が開始する。ボトルニアエンド判定処理が開始されると、ＣＰＵ１６７は、まず、記憶部６８から前回の各遅延演算変数を呼び出す（ステップＳ３０１）。前記のボトルニアエンド判定処理に引き続いて今回のボトルニアエンド判定処理を実行するためである。
【００４９】
次いで、ＣＰＵ１６７は、画像形成装置１０００の電源が切断（オフ）されたか否かを判断する（ステップＳ３０２）。そして、電源がオフされない場合（ステップＳ３０２で「ＮＯ」）、ＣＰＵ１６７は、第１ボトルニアエンド判定部１１０９において第１ボトルニアエンド判定を行う（ステップＳ３０４）。第１ボトルニアエンド判定を行った後、ＣＰＵ１６７は、第２ボトルニアエンド判定部１１１１において第２ボトルニアエンド判定を行う（ステップＳ３０５）。次いで、ＣＰＵ１６７は、総合ボトルニアエンド判定部１１１２において、第１ボトルニアエンド判定によりボトルニアエンドと判定されたか、または、第２ボトルニアエンド判定によりボトルニアエンドと判定されたかを判定する（ステップＳ３０６）。
【００５０】
ステップＳ３０６の判定の結果、第１又は第２ボトルニアエンド判定によりボトルニアエンドと判定された場合（ステップＳ３０６で「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ１６７は、ボトル交換表示部１１１３にボトルを交換する旨の指示を表示する（ステップＳ３０７）。次いで、ＣＰＵ１６７は、トナーボトルが交換されたか否かを判定し、交換されるまで待機する（ステップＳ３０８）。ステップＳ３０８の判定の結果、ボトルが交換された場合（ステップＳ３０８で「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ１６７は、処理をステップＳ３０２に戻し、画像形成装置１０００の電源がオフされるまで、上記処理を繰り返す。
【００５１】
また、ステップＳ３０２の判定の結果、画像形成装置１０００の電源が切断された場合（ステップＳ３０２で「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ１６７は、記憶部６８に各状態量値を記憶し（ステップＳ３０３）、本処理を終了する。
【００５２】
図７の処理によれば、第１又は第２のボトルニアエンド判定によって、トナーボトルのニアエンドが判定され、ボトルニアエンドと判定された場合、ボトル交換指示が表示される。これによって、トナーボトルのボトルニアエンドを適正に判定して、ユーザに対し、新しいトナーボトルへの交換を指示することができる。
【００５３】
次に、図７のステップＳ３０４の第１ボトルニアエンド判定処理について説明する。
【００５４】
図８は、図７のステップＳ３０４の第１ボトルニアエンド判定処理の手順を示すフローチャートである。第１ボトルニアエンド判定処理は、図６のトナー補給制御コントローラの１２００のＣＰＵ１６７が、図示省略したＲＯＭに記憶された第１ボトルニアエンド判定処理プログラムに従って実行する。第１ボトルニアエンド判定処理は、画像形成処理が実行されている間、例えば、０．１秒ごとに繰り返し実行される。
【００５５】
図８において、第１ボトルニアエンド判定処理が開始されると、ＣＰＵ１６７は、トナー濃度推定部１１０７を制御してカウンタ６６からピクセルカウント数を受信する（ステップＳ４０１）。また、ＣＰＵ１６７は、トナー濃度推定部１１０７を制御して単位補給量演算部１１０６からトナー補給信号を受信する（ステップＳ４０２）。トナー補給信号は、モータ駆動回路６９に送信される信号であり、トナーボトル６０からトナーを１ポンプ補給するようモータ駆動回路６９（図１参照）に指令するたびに、パルス状にオン・オフする駆動指令信号である。
【００５６】
次いで、ＣＰＵ１６７は、トナー濃度推定部１１０７を制御してピクセルカウント数とトナー補給信号とに基づいて現像器４４内の現像剤濃度としてのトナー濃度を推定する（ステップＳ４０３）。ピクセルカウント数は消費されるトナー量に対応している。従って、消費されるトナー量は、単位ピクセルカウント値当たりの消費トナー量を基準に、ピクセルカウント数から求めることができる。一方、トナー補給信号は、補給されるトナー量に対応している。すなわち、トナーボトルは種類ごとに補給ポンプの１駆動当たりの公称のトナー補給量が決まっており、補給されるトナー量はその公称値を基準にトナー補給信号から求めることができる。
【００５７】
従って、ピクセルカウント数から求められるトナー消費量と、トナー補給信号から求められるトナー補給量の差分から現像器４４内のトナー濃度を推定することができる。トナー消費量に対してトナー補給量が多い場合には、現像器４４内部のトナー濃度は上昇し、トナー消費量に対してトナー補給量が少ない場合には、現像器４４内部のトナー濃度は低下する。
【００５８】
現像器４４内のトナー濃度を推定した（ステップＳ４０３）後、ＣＰＵ１６７は、トナー補給量誤差推定部１１０８を制御して、推定したトナー濃度と、インダクタンスセンサ２０のセンサ出力値に相当するトナー濃度との差分を演算する（ステップＳ４０４）。インダクタンスセンサ２０は、現像器４４内の現実のトナー濃度に対応する測定値を出力するセンサである。従って、ステップＳ４０４で求めた差分は、現像器４４内のトナー濃度の推定値と実測値との差分に相当する。
【００５９】
次いで、ＣＰＵ１６７は、トナー補給量誤差推定部１１０８を制御して、トナー濃度の推定値と実測値との差分から、トナー補給量誤差を推定する（ステップＳ４０５）。
【００６０】
トナー補給量誤差は、以下のように定義される。すなわち、トナー濃度推定部１１０７においては、補給されるトナー量を算出する際、基準となるトナー補給量として、１ポンプ当たりの公称のトナー補給量を用いている。しかしながら、実際のトナーボトルにおいては、１ポンプごとのトナー補給量にばらつきがある。トナー補給量のばらつきを表す具体的な指標として、１ポンプ当たりの公称のトナー補給量に対する実際のトナー補給量の比率を用いる。この比率を、トナー補給量誤差（現像剤補給量誤差）と定義する。
【００６１】
トナー補給量誤差は、公称のトナー補給量と実際のトナー補給量が等しければ０、公称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、多ければプラス値となる。ところで、上述のトナー濃度の推定値と実測値との差分は、当該トナーボトルが有するトナー補給量誤差に起因している。従って、推定したトナー濃度と実測したトナー濃度の差分と、ピクセルカウント数から求めたトナー消費量に対するトナーを補給するためのポンプの駆動回数とに基づいてトナー補給量誤差を推定することができる。トナー濃度の推定値と実測値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。
【００６２】
トナー補給量誤差を推定した（ステップＳ４０５）後、ＣＰＵ１６７は、推定したトナー補給量誤差を用いて、第１ボトルニアエンド判定部１１０９を制御してトナーボトルのニアエンド判定を行う。
【００６３】
トナー補給量誤差がマイナス側に小さい値であることは、１ポンプあたりのトナー補給量が公称値に対して小さいことを意味している。トナーボトルがボトルニアエンドに近づくに従って当該トナーボトル内のトナー容量が減少するために１ポンプあたりのトナー補給量は徐々に減少していく。このようにトナー補給量が減少する特性を用いてボトルニアエンド判定が行われる。
【００６４】
具体的には、ＣＰＵ１６７は、先ず、トナー補給信号がオンであるか否かを判定する（ステップＳ４０６）。トナー補給処理に伴って、トナーボトルがニアエンドに近づくからである。ステップＳ４０６の判定の結果、トナー補給信号がＯＮの場合（ステップＳ４０６で「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ１６７は、ステップＳ４０５で推定したトナー補給量誤差が予め設定した所定の閾値（Ａ）以下であるか否かを判定する（ステップＳ４０７）。トナー補給量誤差が所定の閾値（Ａ）以下であれば、トナーボトルのボトルニアエンドに近づいていると判断できるからである。閾値（Ａ）は、実験等によって適宜決定すればよい。
【００６５】
ステップＳ４０７の判定の結果、トナー補給量誤差が所定の閾値以下の場合（ステップＳ４０７で「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ１６７は、第１ボトルニアエンド判定用カウント値Ｃ１をカウントアップする（ステップＳ４０９）。ボトルニアエンドを判定する判定結果が出力される頻度を求めるためである。
【００６６】
次いで、ＣＰＵ１６７は、第１ボトルニアエンド判定用カウント値Ｃ１が予め設定した閾値（Ｂ）に達したか否か、すなわち、閾値（Ｂ）以上になったか否かを判定する（ステップＳ４１０）。ステップＳ４１０の判定の結果、第１ボトルニアエンド判定用カウント値Ｃ１が予め設定した閾値（Ｂ）以上になった場合（ステップＳ４１０で「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ１６７は、トナーボトルがニアエンドであると判定し（ステップＳ４１１）、本処理を終了する。閾値（Ｂ）は、実験等によって適宜決定すればよい。
【００６７】
一方、ステップＳ４０６の判定の結果、トナー補給信号がオンでない場合（ステップＳ４０６で「ＮＯ」）、ＣＰＵ１６７は、本処理を終了する。トナー補給がなされなければ、トナーボトルがニアエンドになることはなく、ボトルニアエンド判定を実行する必要がないからである。また、ステップＳ４０７の判定の結果、トナー補給量誤差が所定の閾値（Ａ）よりも大きい場合（ステップＳ４０７で「ＮＯ」）、ＣＰＵ１６７は、第１ボトルニアエンド判定用カウンタ値をリセットし（ステップＳ４０８）、本処理を終了する。トナー補給量誤差が所定の閾値（Ａ）よりも大きければ、トナーボトルのボトルニアエンドが近いとは言えないからである。
【００６８】
また、ステップ４１０の判定の結果、第１ボトルニアエンド判定用カウント値Ｃ１が予め設定した閾値（Ｂ）以上でない場合（ステップＳ４１０で「ＮＯ」）、ＣＰＵ１６７は、ボトルニアエンドと判定することなく、本処理を終了する。カウント値Ｃ１が閾値（Ｂ）よりも小さければ、トナーボトル６０を交換する必要はないからである。
【００６９】
図８の処理によれば、ピクセルカウント数とトナー補給信号とに基づいて現像器４４内のトナー濃度を推定し（ステップＳ４０３）、推定したトナー濃度と、インダクタンスセンサ２０の出力値から求めた実際のトナー濃度との差分を演算する（ステップＳ４０４）。また、この差分に基づいてトナー補給量誤差を推定する（ステップＳ４０５）。そして、トナー補給量誤差が所定の閾値（Ａ）を以下となり、かつ所定の閾値（Ａ）以下となる頻度が一定の閾値（Ｂ）以上になった場合にボトルニアエンドと判定する。従って、トナーボトルのボトルニアエンドを適正に判定することができる。
【００７０】
次に、図７のステップＳ３０５の第２ボトルニアエンド判定処理について説明する。
【００７１】
図９は、図７のステップＳ３０５の第２ボトルニアエンド判定処理の手順を示すフローチャートである。第２ボトルニアエンド判定処理は、図６のトナー補給制御コントローラの１２００のＣＰＵ１６７が、図示省略したＲＯＭに記憶された第２ボトルニアエンド判定処理プログラムに従って実行する。第２ボトルニアエンド判定処理は、画像形成処理が実行されている間、例えば、０．１秒ごとに繰り返し実行される。
【００７２】
図９において、第２ボトルニアエンド判定処理が開始されると、ＣＰＵ１６７は、インダクタンスセンサ２０からセンサ出力値に相当する現像器４４内のトナー濃度の検出値を受信する（ステップＳ５０１）。次いで、ＣＰＵ１６７は、強制補給判定部１１１０を制御して単位補給量演算部１１０６から補給量バッファ値を受信する（ステップＳ５０２）。次いで、ＣＰＵ１６７は、現在の画像形成モードが強制補給モードであるか否かを判定する（ステップＳ５０３）。強制補給モードとは、画像形成部における新規画像形成を中断して画像形成に伴うトナー消費を停止した状態でトナー補給を行うモードをいう。インダクタンスセンサ２０の測定結果に相当する現像器４４内のトナー濃度が所定の閾値（Ｃ）以下であった場合は、消費されるトナー量に対して補給されるトナー量が少ないために、現像器４４内のトナー濃度が減少していることを示す。このため、新規画像形成を中断してトナー補給を行う必要がある。閾値（Ｃ）は、実験等によって適宜決定すればよい。
【００７３】
また、補給量バッファ値が所定の閾値（Ｄ）以上の場合も、補給モータ７０によるトナー補給量がトナー消費量に追い付かず、トナー補給制御によって求められる補給量バッファ値がたまり続けている状態である。このため、補給量バッファ値（現像剤補給量の合計量）が所定の閾値（Ｄ）以上の場合も一旦新規画像形成を中断してトナー補給を行う必要がある。具体的には、補給モータ７０にはハード上の制約があり、単位時間当たりにトナーを補給できる補給回数に制約がある。例えば、トナー濃度の濃い画像を連続形成した場合などに、補給回数の制約を上回る勢いで補給量合算部１１０５におけるトナー補給の合算量が増大し、単位補給量演算部１１０６に補給量合算値がたまり続けて補給量バッファ値が閾値（Ｄ）超える。このように、補給量バッファ値が閾値（Ｄ）を超えた場合は、一旦新規画像形成を中断して新しいピクセルカウント数が入力されない状態にしたうえで、補給モータ７０を駆動してトナーを補給する。これによって、単位補給量演算部１１０６における補給量バッファ値を減算し、補給モータ７０のトナー補給量がトナー消費量に追い付く状態まで回復させることができる。閾値（Ｄ）は、実験等によって適宜決定すればよい。
【００７４】
ステップＳ５０３の判定の結果、強制補給モードでない場合（ステップＳ５０３で「ＮＯ」）、ＣＰＵ１６７は、強制補給判定部１１１０を制御して、以下の判定を行う。すなわち、ＣＰＵ１６７は、インダクタンスセンサ２０の出力値に相当する現像器４４内のトナー濃度が所定の閾値（Ｃ）以下か、もしくは補給量バッファ値が所定の閾値（Ｄ）以上かを判断する（ステップＳ５０４）。ステップＳ５０４の判定の結果、トナー濃度が所定の閾値（Ｃ）以下、または補給量バッファ値が所定の閾値（Ｄ）以上である場合、ＣＰＵ１６７は、処理を強制補給モードに移行させる（ステップＳ５０５）。
【００７５】
強制補給モードに移行した後、または、ステップＳ５０３の判定の結果、強制補給モードである場合（ステップＳ５０３で「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ１６７は、処理をステップＳ５０６に進める。すなわち、ＣＰＵ１６７は、インダクタンスセンサ２０の出力値に相当する現像器４４内のトナー濃度が所定の閾値（Ｃ）以上で、かつ補給量バッファ値が所定の閾値（Ｄ）以下に復帰したか否かを判定する（ステップＳ５０６）。トナー濃度が所定の閾値（Ｃ）以上で、かつ補給量バッファ値が所定の閾値（Ｄ）以下になっていれば、ボトルニアエンドが疑われないからである。ステップＳ５０６の判定の結果、所定回数以上現像剤であるトナーを補給しても条件を満たさない場合（ステップＳ５０６で「ＮＯ」）は、ボトルニアエンドが疑われる。従って、ＣＰＵ１６７は、第２ボトルニアエンド判定部１１１１において、ボトルニアエンド判定を行う（ステップＳ５０９〜Ｓ５１４）。
【００７６】
ここで、トナーボトルがボトルニアエンド状態ではなく、１ポンプ当たりのトナー補給量が公称値に近ければ、強制補給モードで、所定ポンプ数トナーを補給すれば、インダクタンスセンサ２０の出力値に相当するトナー濃度、および、補給量バッファ値は回復する。しかしながらトナーボトルがニアエンドに近づき、１ポンプ当たりのトナー補給量が少なくなると、所定ポンプ数トナーを補給してもトナー補給量の総量は少ない。このため、インダクタンスセンサ２０の出力値に相当するトナー濃度、および、補給量バッファ値は回復しない。従って、強制補給モードで所定ポンプ数以上トナー補給してもインダクタンスセンサ２０の出力値に相当するトナー濃度、および、補給量バッファ値が回復しない場合は、ボトルニアエンドと判定することができる。ボトルニアエンドと判定するためのポンプ数は、実験等によって適宜決定すればよい。
【００７７】
図９に戻り、ＣＰＵ１６７は、具体的な第２ボトルニアエンド判定に際し、先ず、トナー補給信号がオンであるか否かを判定する（ステップＳ５０９）。トナー補給処理が実行されなければ、トナーボトルがニアエンドになることはないからである。ステップＳ５０９の判定の結果、トナー補給信号がＯＮの場合（ステップＳ５０９で「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ１６７は、第２ボトルニアエンド判定用カウント値Ｃ２をカウントアップする（ステップＳ５１０）。
【００７８】
次いで、ＣＰＵ１６７は、インダクタンスセンサ２０の出力値に相当する現像器４４内のトナー濃度が所定の閾値（Ｃ）以上か否かを判定する（ステップＳ５１１）。ステップＳ５１１の判定の結果、所定の閾値（Ｃ）以上でない場合（ステップＳ５１１で「ＮＯ」）、第２ボトルニアエンド判定用カウント値Ｃ２が所定の閾値に達したか、すなわち所定の閾値（Ｅ）以上か否かを判定する（ステップＳ５１３）。ステップＳ５１３の判定の結果、所定の閾値（Ｅ）以上である場合（ステップＳ５１３で「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ１６７は、トナーボトルがボトルニアエンドであると判断し（ステップＳ５１４）、本処理を終了する。閾値（Ｅ）は、実験等によって適宜決定すればよい。
【００７９】
一方、ステップＳ５０４の判定の結果、判定が非の場合（ステップＳ５０４で「ＮＯ」）、ＣＰＵ１６７は、本処理を終了する。ボトルニアエンドの可能性が低いからである。また、ステップＳ５０６の判定の結果、トナー濃度が閾値（Ｃ）以上で、補給量バッファ値が閾値（Ｄ）以下である場合（ステップＳ５０６で「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ１６７は、第２ボトルニアエンド判定用のカウント値Ｃ２をリセットする（ステップＳ５０７）。ボトルニアエンドの可能性が低いからである。次いで、ＣＰＵ１６７は、強制補給モードを解除し（ステップＳ５０８）、本処理を終了する。
【００８０】
また、ステップＳ５０９の判定の結果、トナー補給信号がオンでない場合（ステップＳ５０９で「ＮＯ」）、ＣＰＵ１６７は、本処理を終了する。トナー補給がなされなければ、トナーボトルがニアエンドになることはなく、ボトルニアエンド判定を実行する必要がないからである。
【００８１】
また、ステップＳ５１１の判定の結果、インダクタンスセンサ２０の出力値に相当する現像器４４内のトナー濃度が所定の閾値（Ｃ）以上である場合（ステップＳ５１１で「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ１６７は、処理をステップＳ５１２に進める。すなわち、ＣＰＵ１６７は、一度、第２ボトルニアエンド判定用カウント値Ｃ２をリセットし（ステップＳ５１２）、本処理を終了する。ボトルニアエンドの可能性が低いからである。
【００８２】
図９の処理によれば、インダクタンスセンサ２０の検出値に相当する現像器４４内のトナー濃度が所定の閾値（Ｃ）以下か、または、補給量バッファ値が所定の閾値（Ｄ）以上の場合、新規画像形成を中断してトナー消費を停止した状態でトナー補給を行う。このトナー補給モードを強制補給モードという。強制補給モードに移行した後、インダクタンスセンサ２０の測定値が回復しない場合に、トナーボトルのボトルニアエンドと判定する。これによって、強制補給モードにおけるボトルニアエンドを適正に判定することができる。
【００８３】
本実施の形態において、ボトルニアエンド判定として、図９の第２ボトルニアエンド判定を用いず、図８の第１ボトルニアエンド判定のみを実行するようにしてもよい。これによっても、適正なボトルニアエンド判定を行うことができる。
【００８４】
本実施の形態において、トナー補給量誤差推定部１１０８によって推定したトナー補給量誤差に基づいてトナーボトル６０内のトナーを現像器４４に供給する補給モータ７０の駆動量又は駆動時間を制御することもできる。
【００８５】
以下、本実施の形態の効果を、従来技術の効果と比較して説明する。
【００８６】
まず、図１０に基づいて従来技術の効果を説明する。
【００８７】
図１０は、従来技術の効果を説明するための図である。詳しくは、図１０（ａ）は、任意のトナーボトル（Ｎ＝１）について、新品状態で使い始めてからボトルが空になって使い終わるまでのトナー補給量誤差の実測定値を示す図、図１１（ｂ）は、従来技術によって推定したトナー補給量誤差の推定値を示す図である。図１１（ａ）、（ｂ）において、横軸は補給ポンプの総駆動回数（総補給回数）を示し、縦軸はトナー補給量誤差を示す。
【００８８】
図１１（ａ）において、トナーボトルを新品状態で使い始めてから点Ｐ１付近に到るまでの間、トナー補給量誤差は、長周期で変動しつつも概ねトナー補給量誤差０を中心として推移していることが分かる。長周期での変動は画像形成装置本体が置かれた周囲環境の影響によるもので、季節などにより温湿度が長周期的に変動すると、ボトル補給量誤差もその影響を受けると考えられる。一方、点Ｐ１を超えたあたりから、徐々にトナー補給量誤差が減少し、最終的にトナーボトルが空になってボトルエンドを迎えている。
【００８９】
従来技術において、トナー補給量誤差は、画像情報から得られるピクセルカウント数の累積値に対するトナー補給量の累積値の変化量に基づいて推定される。具体的には、トナーボトルの使い始めからトナー補給量誤差の推定時までのピクセルカウント数とトナー補給量の累積値を演算する。トナー補給量は補給モータ７０による補給回数をカウントして計測される。ボトル使い始めから現在までのピクセルカウント数の累積値に対するトナー補給量の累積値を用いて、トナー補給量の変化量を演算し、変化量を用いてトナー補給量誤差を推定する。そして、推定したトナー補給量誤差に応じてトナー補給量を増減させることでトナー濃度を安定させている。
【００９０】
かかる従来技術は、トナーボトルの初期から補給量誤差推定時までのピクセルカウント数及びトナー補給量の累積値の変化量を用いて特定のトナーボトルについて、所定期間について総合的に見たトナー補給量誤差が多いか少ないかの指標を求めるものである。
【００９１】
このような従来技術におけるトナー補給量誤差の推定結果は、図１０（ｂ）の通りである。図１０（ｂ）において、点Ｐ１までは、長周期変動を除き平均的なトナー補給量誤差を推定することができるが、点Ｐ１以降のボトルエンドに向けて徐々にトナー補給量誤差が減少する特性を推定できていない。従って、かかる従来技術では、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を適正に行うことはできない。
【００９２】
これに対して、図１１は、上述の実施の形態の効果を説明するための図である。
【００９３】
上述の実施の形態で推定したトナー補給量誤差を図１１（ｂ）に示す。なお、図１１（ａ）は、図１０（ａ）と同様、トナーボトル（Ｎ＝１）のトナー補給量誤差の実測値を示す図である。
【００９４】
図１１（ｂ）に示したように、本実施例の形態では、Ｐ１点までの長周期変動に追従し、かつ．総補給回数（横軸）が点Ｐ１以降のボトルエンドに向けて徐々にトナー補給量誤差が減少する特性にも追従できている。本実施の形態では、逐次推定するトナー濃度と、インダクタンスセンサ２０で検出する現実のトナー濃度を比較してトナー補給量誤差を推定する。そのため、点Ｐ１以降にのみ特徴的に表れるトナー補給量誤差の減少にも追従することができる。このように現像器４４内のトナー濃度の実測値に即したトナー補給量誤差の推定値を求め、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を行うことによって、現実に即した好適なニアエンド判定が可能になる。
【００９５】
次に、第１ボトルニアエンド判定部と、第２ボトルニアエンド判定部を実行する実施の形態のもう１つの特有の効果につて説明する。
【００９６】
第２ボトルニアエンド判定部１１１１は、ボトルニアエンドになるとトナー補給量が減り、インダクタンスセンサ２０の検出値に相当する現像器４４内のトナー濃度が低下するという特徴を用いている。すなわち、中〜高濃度画像を連続通紙する場合は減少したトナー補給量に対して消費するトナー補給量が多いため、点Ｐ１以降のトナー補給量誤差の減少からそれほど遅れることなく、インダクタンスセンサ２０の検出値に相当するトナー濃度も減少する。このため、第２ボトルニアエンド判定部によってボトルニアエンドを判定することができる。
【００９７】
一方、低濃度画像を連続通紙する場合は、点Ｐ１以降で減少するトナー補給量に対して消費するトナー補給量も少ないため、Ｐ１点以降でトナー補給量誤差が減少し始めても、インダクタンスセンサ２０の検出値に相当するトナー濃度はなかなか減少しない。このため、第二ボトルニアエンド判定のみではボトルニアエンドと判定できるタイミングが遅くなってしまう。特に、オフィス向けの画像形成装置では低濃度画像を連続通紙するケースが多いために、低濃度画像の連続通紙にも対応できるニアエンド判定が求められている。
【００９８】
また、第２ボトルニアエンド判定は、インダクタンスセンサ２０の検出値に相当するトナー濃度が所定の閾値以下になることを判定基準としているため、トナー濃度が乖離しないとボトルニアエンド判定を行うことができない。しかしながらトナー濃度が目標値から乖離した状態は、画像濃度ずれの原因となる。そのためトナー濃度が目標値から乖離しない状態でボトルニアエンド判定を行うことが望ましい。
【００９９】
これに対して、第１ボトルニアエンド判定部は、推定したトナー補給量誤差を用いるため、直接トナーボトルからのトナー補給量の減少を監視していることになる。このため、通紙する画像の濃度によらず好適なタイミングでボトルニアエンド判定を行うことができる。また、インダクタンスセンサ２０の検出値に相当するトナー濃度が所定の閾値以下にならなくても、すなわちトナー濃度が乖離しなくても、ボトルニアエンド判定を行うことができる。
【０１００】
このように、第１ボトルニアエンド判定と第２ボトルニアエンド判定を併用する本実施の形態では、トナーボトルのボトルニアエンド判定を好適に実施することができる。
【０１０１】
以下、上記実施の形態の変形例におけるトナー補給制御について図面を用いて詳細に示す。本変形例においては、トナー補給量誤差推定部１１０８で推定したトナー補給量誤差を、トナー補給制御に適用する。
【０１０２】
図１２は、上記実施の形態の変形例におけるトナー補給制御コントローラのブロック図である。図１２において、このトナー補給制御コントローラ１３００が、図６のトナー補給制御コントローラ１２００と異なるところは主に以下の点である。すなわち、図１２は、トナー補給量誤差推定部１１０８で推定したトナー補給量誤差が、第３補給量決定部１１１４で決定された第３補給量として補給量合算部１１０５に導入されている点で図６と異なる。
【０１０３】
上記実施の形態では、消費されるトナー量に対応したピクセルカウント数と、現像器４４内のトナー濃度に対応するインダクタンスセンサ２０出力値を入力として補給量合算部１１０５で補給量の合算値を決定しトナー補給制御が行われていた。従って、補給されるトナー量に対応したトナー補給量誤差はトナー補給制御に加味されていなかった。しかしながら、現像器４４内のトナー濃度は、消費されるトナー量に対する補給されるトナー量の比率に影響を受ける。このため、トナー補給量誤差の推定値をも入力に加味して補給量合算値を算出することによって、補給されるトナー量のばらつきを加味したトナー補給制御を実現することができる。
【０１０４】
すなわち、トナー補給量誤差推定部１１０８において推定したトナー補給量誤差を用いて、第３補給量決定部１１１４においてトナー補給量のばらつきを加味した第３のトナー補給量を決定する。そして、補給量合算部１１０５において、第１補給量決定部１１０１、および、第２補給量決定部１１０４、および、第３補給量決定部１１１４において決定された３つの補給量を合算した合算補給量として単位補給量演算部１１０６に出力する。これによって、補給されるトナー量のばらつきを加味した補給モータ７０の駆動量または駆動時間を調整してより現実的なトナー補給制御を実現することができる。
【符号の説明】
【０１０５】
２０  インダクタンスセンサ
３６  半導体レーザ
４０  感光ドラム
４４  現像器
６０  トナー補給槽
６６  ピクセルカウンタ
６７  ＣＰＵ
６９  モータ駆動回路
７０  補給モータ
【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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