CN104714382B - 图像形成装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种图像形成装置及其控制方法。所述图像形成装置包括：图像形成单元，包括被配置为容纳包括调色剂的显影剂的容纳单元，所述图像形成单元被配置为利用所述调色剂并基于图像数据而形成图像；补给单元，被配置为向所述容纳单元补给所述调色剂；消耗量计算单元，被配置为基于与对应于所述图像数据的图像的浓度相关的信息来计算所述容纳单元中的消耗量；检测单元，被配置为检测所述容纳单元中的所述显影剂的调色剂浓度；校正量计算单元，被配置为基于所述信息及所述检测单元检测到的所述调色剂浓度来计算所述消耗量被校正的校正量；以及控制器，被配置为基于所述消耗量及所述校正量计算单元算出的所述校正量来控制所述补给单元。

Description

图像形成装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种将调色剂补给到容纳单元中的调色剂补给控制处理。

背景技术

电子照相图像形成装置消耗容纳单元中所容纳的调色剂来基于输入到该图像形成装置中的图像数据形成调色剂图像。

已知在该图像形成装置中，显影图像(调色剂图像)的浓度根据容纳单元中容纳的显影剂中的调色剂的比例[wt％](下文中称为“调色剂浓度”)而变化。因此，图像形成装置需要从容器向容纳单元补给调色剂，以便容纳单元中容纳的调色剂的调色剂浓度保持为目标浓度(目标比例[wt％])。

传统上已知的图像形成装置基于容纳单元中调色剂的量(消耗量)以及调色剂的调色剂浓度与目标浓度间的差来确定调色剂补给量。在美国专利US2013/0202319中讨论的图像形成装置基于以图像数据为基础而预测的调色剂消耗量、容纳单元中容纳的调色剂的调色剂浓度与目标浓度间的差以及该差的累积值来确定调色剂补给量。

通过计算而获得的预测的调色剂消耗量只是理论上的，因此与容纳单元中的调色剂的实际消耗量稍微有所不同。此外，从容器向容纳单元补给的调色剂的量不准确。因此，基于上述确定的调色剂补给量，即使在向容纳单元补给了调色剂时，容纳单元中的调色剂的调色剂浓度也可能不会达到目标浓度。因此，在US2013/0202319中，基于调色剂的调色剂浓度与目标浓度间的差来确定用于校正调色剂的调色剂浓度的校正量，以便实现目标浓度。然后，通过将校正量加到消耗量上来确定调色剂补给量。

然而，当容纳单元中调色剂的量大于目标量时，US2013/0202319中讨论的图像形成装置存在问题。当在形成仅需少量调色剂消耗的多个调色剂图像之后而形成需要大量调色剂消耗的多个调色剂图像时出现该问题。具体地，在已开始形成需要大量调色剂消耗的调色剂图像之后，没有迅速向容纳单元补给调色剂。

在容纳单元中的调色剂的量大于目标量的状态下，在形成仅需少量调色剂消耗的调色剂图像期间所计算的校正量是减少调色剂的补给量的值。具体地，在校正量的计算中所涉及的调色剂浓度与目标浓度间的差的累积值是将调色剂的补给量减少的值。

因此，当在形成仅需少量调色剂消耗的多个调色剂图像之后而形成需要大量调色剂消耗的调色剂图像时，用于将调色剂的补给减少的校正量可能超过针对需要大量调色剂消耗的调色剂图像而预测的调色剂消耗量。因此，即使由于已开始形成需要大量调色剂消耗的调色剂图像从而容纳单元中的调色剂在减少，仍不向容纳单元补给调色剂。

发明内容

根据本发明的一方面的图像形成装置包括：图像形成单元，其包括被配置为容纳包括调色剂的显影剂的容纳单元，所述图像形成单元被配置为利用所述容纳单元中所容纳的所述调色剂并基于图像数据而形成图像；补给单元，被配置为向所述容纳单元补给所述调色剂；消耗量计算单元，其被配置为在所述图像形成单元形成所述图像的情况下，基于与对应于所述图像数据的图像浓度相关的信息来计算所述容纳单元中消耗的所述调色剂的消耗量；检测单元，其被配置为检测所述容纳单元中容纳的所述显影剂的调色剂浓度；校正量计算单元，其被配置为基于与对应于所述图像数据的所述图像的所述浓度相关的所述信息及所述检测单元检测到的所述调色剂浓度来计算所述消耗量计算单元算出的所述消耗量被校正的校正量；以及控制器，其被配置为基于所述消耗量计算单元算出的所述消耗量及所述校正量计算单元算出的所述校正量来控制所述补给单元。

根据本发明的另一方面的图像形成装置包括：图像形成单元，其包括被配置为容纳包括调色剂的显影剂的容纳单元，所述图像形成单元被配置为利用所述容纳单元中所容纳的所述调色剂并基于图像数据而形成图像；补给单元，被配置为向所述容纳单元补给所述调色剂；消耗量计算单元，其被配置为在所述图像形成单元形成所述图像的情况下，基于与对应于所述图像数据的图像浓度相关的信息来计算所述容纳单元中消耗的所述调色剂的消耗量；检测单元，其被配置为检测所述容纳单元中容纳的所述显影剂的调色剂浓度；差计算单元，其被配置为计算所述检测单元检测到的所述调色剂浓度与所述容纳单元中容纳的所述显影剂的所述调色剂浓度的目标值间的差；累积值计算单元，其被配置为计算由所述差的所述累积值的上限值与所述差的所述累积值的下限值的差所计算的差的累积值；以及控制器，其被配置为基于所述消耗量计算单元算出的所述消耗量、所述差计算单元算出的所述差、所述累积值计算单元算出的所述差的所述累积值以及设置单元所设置的所述上限值和所述下限值中的至少一个而控制所述补给单元。

一种用于控制图像形成装置的方法，所述图像形成装置包括：图像形成单元，其包括被配置为容纳包括调色剂的显影剂的容纳单元，所述图像形成单元被配置为利用所述容纳单元中所容纳的所述调色剂并基于图像数据而形成图像；补给单元，被配置为向所述容纳单元补给所述调色剂；以及检测单元，其被配置为检测所述容纳单元中容纳的所述显影剂的调色剂浓度，所述方法包括：第一确定，用于确定在所述图像形成单元形成所述图像时所述容纳单元中消耗的所述调色剂的消耗量；第一计算，用于计算所述检测单元检测到的所述调色剂浓度与所述容纳单元中容纳的所述显影剂的所述调色剂浓度的目标值间的差；第二计算，用于计算所述差的累积值；第二确定，用于确定所述差的所述累积值的上限值与所述差的所述累积值的下限值中的至少一个；以及基于所述消耗量、所述差、所述差的所述累积值以及所述上限值和所述下限值中的至少一个而控制所述补给单元。

根据以下参照附图对示例性实施例的详细描述，本发明的其他特征将变得清楚。

附图说明

图1是图像形成装置的示意性配置图。

图2是图像形成装置中设置的显影单元的主要部分的示意图。

图3是例示第一示例性实施例中与调色剂补给相关的电气配置的框图。

图4是例示第一示例性实施例中的调色剂补给控制处理的流程图。

图5是视频计数值和调色剂消耗量间的转换图的解释图。

图6是第一示例性实施例中的积分限制值(integration limit value)的解释图。

图7是例示第一示例性实施例和比较例中调色剂浓度的转变的转变图。

图8是例示第二示例性实施例中与调色剂补给相关的电气配置的框图。

图9是例示第二示例性实施例中的调色剂补给控制处理的流程图。

图10是第二示例性实施例中的积分限制值的解释图。

图11是例示第二示例性实施例和比较例中调色剂浓度的转变的转变图。

具体实施方式

下面，将参照附图详细描述本发明的各种示例性实施例、特征以及方面。

(图像形成装置)

以下描述第一示例性实施例。图1是图像形成装置的示意性配置图。在图1中，读取器以下述方式读取原稿31的图像。具体地，读取器以光照射原稿31，并利用透镜32将从原稿31反射的光投射在诸如电荷耦合器件(CCD)等摄像传感器33上。该摄像传感器33生成与原稿31的图像的浓度对应的模拟图像信号。从摄像传感器33输出的模拟图像信号被发送给图像信号处理电路34。在该图像信号处理电路34中，该模拟图像信号被转换成具有与各像素的浓度相对应的输出水平的数字图像信号，以被输出给脉冲宽度调制电路35。

基于所接收的数字图像信号，脉冲宽度调制电路35输出具有与各像素的浓度相对应的持续时间(时间长度)的脉冲信号。从脉冲宽度调制电路35输出的脉冲信号被供给半导体激光器36。半导体激光器36基于脉冲信号的持续时间输出激光束36a。

从半导体激光器36发出的激光束36a被旋转多面镜37偏向，以通过诸如f/θ透镜等透镜38以及镜39而被照射在感光鼓40上。感光鼓40在图中的箭头方向上被驱动地旋转。旋转多面镜37旋转，从而利用被旋转多面镜37偏向的激光束36a在与感光鼓40的旋转轴平行的方向(主扫描方向)上扫描感光鼓40。

感光鼓40被中和单元41中和，然后被充电单元42均匀地充电。半导体激光器36、旋转多面镜37、透镜38以及镜39构成曝光设备。该曝光设备利用根据数字图像信号而调制的激光束36a来曝光感光鼓40。因此，在感光鼓40上形成与数字图像信号相对应的静电潜像。显影单元44是容纳有包括载体和调色剂的二成分显影剂43的容纳单元。显影单元44利用调色剂将在感光鼓40上形成的静电潜像显影，从而形成调色剂图像。记录材料承载带47缠绕在两个辊45和46上，并且保持并在图中的箭头方向上输送记录材料48。转印充电单元49将在感光鼓40上形成的调色剂图像转印到记录材料承载带47所保持的记录材料48上。

像这样形成了调色剂图像的记录材料48与记录材料承载带47分离，然后向定影单元(未示出)输送。定影单元包括具有加热器的加热辊和用于按压加热辊的加压辊。定影单元将热和压力施加给像这样形成了调色剂图像的记录材料48，从而记录材料48上的调色剂图像被定影到记录材料48上。在感光鼓40上的调色剂图像被转印到记录材料48上之后，鼓清洁器50去除残留在感光鼓40上的调色剂。

在上文的描述中，图像形成装置中包括一个由感光鼓40、中和单元41、充电单元42、显影单元44、转印充电单元49以及鼓清洁器50构成的图像形成站。可选择地，图像形成装置可以包括多个图像形成站。例如，可以沿记录材料承载带47的输送方向排列分别对应于青色、品红色、黄色及黑色的四个图像形成站以形成全色图像形成装置。在这种配置中，原稿31上的图像被分成青色、品红色、黄色及黑色。然后，与各个图像形成站的颜色成分相对应的调色剂图像被形成在感光鼓40上。然后，与各个图像形成站的颜色成分相对应的调色剂图像被顺次转印到由记录材料承载带47保持的记录材料48上，从而形成全色调色剂图像。

图2是例示显影单元44的主要部分的示意图。显影单元44被设置为与感光鼓40相对。间隔壁51将显影单元44的内部空间分割成显影室52和搅拌室53。显影室52中包含在箭头方向上旋转的非磁性显影套筒54。磁体55被固定在该显影套筒54中。

调节刮板56调节由显影套筒54保持的显影剂43的层厚。随着显影套筒54在箭头方向上旋转，由显影套筒54保持的显影剂43穿过与感光鼓40相对的显影区域以被供给感光鼓40。因此，感光鼓40上的静电潜像被显影。电源57向显影套筒54施加电压。通过将交流(AC)电压叠加在直流(DC)电压上而获得该电压。

搅拌螺杆58搅拌并输送显影室52中的显影剂43。搅拌螺杆59搅拌搅拌室53中所容纳的调色剂和显影剂43。利用输送螺杆62的旋转，通过调色剂排出口61从料斗60(图1)供给调色剂63。因此，实现了显影剂43中均匀的调色剂的比例(以下称为“调色剂浓度”)。在间隔壁51中形成显影剂通路(未示出)。通过显影剂通路使显影室52与搅拌室53相连通。因此，当搅拌螺杆58和59旋转时，显影室52和搅拌室53中所容纳的显影剂43在显影单元44中循环。

电感式传感器20被设置在显影室52的底壁中。电感式传感器20检测显影单元44中容纳的显影剂43的调色剂浓度。具体地，电感式传感器20检测显影室52中容纳的显影剂43的磁导率，并输出对应于显影剂43中的调色剂的比例的信号。基于来自电感式传感器20的输出信号，控制器1100(图3)检测显影剂43中的调色剂的比例(以[wt％]为单位)。

显影室52中容纳的显影剂43包括调色剂63和磁性载体。因此，当显影剂43的调色剂浓度增加时，显影剂43中的载体的比例减少，从而电感式传感器20的输出值减少。当显影剂43的调色剂浓度减少时，显影剂43中的载体的比例增加，从而电感式传感器20的输出值增加。因此，电感式传感器20检测在显影室52中累积的显影剂43中的调色剂的比例，并将对应于该比例的信号输出到控制器1100(图3)。

在本示例性实施例中，控制器1100执行从料斗60向显影单元44补给调色剂的调色剂补给控制处理。该处理基于从接口(I/F)单元504传送的图像数据和电感式传感器20检测到的调色剂浓度。以下将描述该调色剂补给控制处理。

图3是例示与图像形成装置中的调色剂补给相关的电气配置的框图。控制器1100是控制各个部件以执行调色剂补给控制处理的控制电路。为了描述的方便，在调色剂补给控制处理中，使用表示控制器1100执行的功能的方块来例示控制器1100的内部。

以上基于图2描述了电感式传感器20，因此这里不再进行描述。补给电机驱动电路69控制驱动地旋转输送螺杆62的电机70(图1)。螺杆电机驱动电路1202控制驱动地旋转搅拌螺杆58和59(图1)的电机(未示出)。

操作单元501包括：用于输入份数的十个键、复印倍率等；用于开始图像形成的复印按钮；用于设置份数、记录材料48的纸张类型及尺寸的设置按钮；以及能够显示用于辅助图像形成装置的各种操作的向导的液晶显示器。

计数器66基于通过接口单元504输入到控制器1100的图像数据来计数对应于一页的图像中的各像素的浓度的总和(下文称为“视频计数值Vn”)。当基于原稿31形成调色剂图像时，基于从摄像传感器33输入到控制器1100中的模拟图像信号来计数视频计数值Vn。图像数据包括模拟图像信号。

当图像形成站形成对应于记录材料48的一页的调色剂图像时，计数器66计数的视频计数值Vn对应于显影单元44中消耗的调色剂量。因此，视频计数值Vn是与图像数据的浓度相关的信息。用于获取该视频计数值Vn的方法是已知技术，因此这里不再进行描述。

在本示例性实施例中，控制器1100确定将被补给到显影单元44的调色剂63的量。该确定是基于电感式传感器20输出的输出值及计数器66获取的视频计数值Vn的。基于所确定的补给量的累积值，控制器1100通过促使补给电机驱动电路69旋转输送螺杆62来向显影单元44补给料斗60(图1)中的调色剂63。

(调色剂补给控制处理)

以下将基于图4描述本示例性实施例中的调色剂补给控制处理。图4是例示控制器1100的操作的流程图。

当由读取器通过读取原稿31而生成的基于原稿的图像数据被发送给控制器1100时，控制器1100开始调色剂补给控制处理。可选择地，当从个人计算机(PC)(未示出)输出的图像数据通过接口单元504被传送给控制器1100时，控制器1100开始调色剂补给控制处理。当图像形成站基于从接口单元504传送的图像数据形成图像时，每次形成对应于记录材料48的一页的图像时，控制器1100就执行调色剂补给控制处理。

此外，可以采用这样的配置：在从扫描器(未示出)接收到图像数据时或当操作单元501的复印按钮被按下时，控制器1100执行调色剂补给控制处理。

尽管在流程图中未描述，但在接收到图像数据后，控制器1100促使螺杆电机驱动电路1202驱动地旋转搅拌螺杆58和59(图1)。

在步骤S100中，控制器1100基于图像数据计算调色剂消耗量Tv。具体地，在步骤S100中，计数器66基于图像数据对视频计数值Vn进行计数。第二补给量确定单元1106参照转换图(图5)来确定与计数器66计数的视频计数值Vn相对应的调色剂消耗量Tv。转换图示出了视频计数值Vn与调色剂消耗量Tv的对应关系。在步骤S100中，计数器66和第二补给量确定单元1106起消耗量计算单元的作用，用来基于图像数据计算调色剂消耗量。

下面描述图5中示出的转换图的转换特征。在图5中，X轴表示视频计数值Vn。在图像占比100[％]表示在记录材料48的一页上形成的固态调色剂图像的条件下，确定视频计数值Vn。因此，在图5中，图像占比100[％]对应于在A4尺寸的记录材料48上形成的固态调色剂图像的视频计数值Vn。换句话说，由记录材料48的尺寸以及形成了调色剂图像的面积与可以形成图像的记录材料48的面积的比率来确定视频计数值Vn。图5中示出的转换表被事先存储在只读存储器(ROM)503中。

通过重新参照图4来进一步确定调色剂补给控制处理。在本示例性实施例中，当在图像形成站中形成与记录材料48的一页相对应的调色剂图像时，第二补给量确定单元1106基于所输送的图像数据来输出显影单元44中的调色剂消耗量Tv。

计数器66向第二补给量确定单元1106和稍后描述的平均视频计数计算单元1109输送针对每页记录材料48所计数的视频计数值Vn。

在步骤S101中，控制器1100基于来自电感式传感器20的输出信号检测显影单元44中容纳的显影剂43的调色剂浓度。

然后，在步骤S102中，差计算单元1101计算显影单元44中容纳的显影剂43中的调色剂浓度与目标浓度间的差ΔD。目标浓度被从调色剂浓度目标值确定单元1102输出。具体地，在步骤S102中，调色剂浓度目标值确定单元1102确定显影单元44中容纳的显影剂43的目标浓度(目标比例)[wt％]。该确定是基于图像形成装置中设置的环境传感器(未示出)所检测的周围温度和湿度而进行的。

本示例性实施例采用了这样的配置：基于来自电感式传感器20的输出信号来检测显影单元44中的显影剂43的调色剂浓度。可选择地，可以采用这样的配置：基于来自电感式传感器20的输出信号来检测显影单元44中累积的调色剂的量。在该配置中，调色剂浓度目标值确定单元1102将步骤S102中算出的差ΔD计算为显影单元44中容纳的调色剂的量与显影单元44中将要容纳的调色剂的目标量间的差。

在步骤S102中，差计算单元1101起差计算单元(第一计算单元)的作用。该差计算单元计算电感式传感器20检测到的显影单元44中的调色剂浓度与目标浓度间的差ΔD。

在由差计算单元1101算出差ΔD后，在步骤S103中，第一补给量确定单元1104计算差ΔD的累积值∑ΔD。在步骤S103中，第一补给量确定单元1104起累积值计算单元的作用。每次执行调色剂补给控制处理时，累积值计算单元通过加算差计算单元1101算出的差ΔD来计算差ΔD的累积值∑ΔD。

在传统图像形成装置的调色剂补给控制处理中，基于消耗量Tv、差ΔD及差ΔD的累积值∑ΔD来计算要从料斗60(图1)向显影单元44补给的调色剂63的必需量X。例如，基于下述公式(1)进行计算：

X＝Tv+(Kp×ΔD)+(Ki×∑ΔD)...(1)，

其中，系数Kp和Ki是不大于0的增益值。

然而，出现了上述常见问题。具体地，在显影单元44中累积的显影剂43的调色剂浓度高于目标浓度的状态下(显影剂43中的调色剂的比例高的状态)，当顺次形成仅需低消耗的图像时，显影单元44中的调色剂浓度缓慢地降低。更具体地，当在显影单元44中累积的显影剂43的调色剂浓度高于目标浓度的状态下顺次形成仅需低消耗的图像时，累积值∑ΔD过度增大，从而(Kp×ΔD)+(Ki×∑ΔD)<<0有效。换句话说，当在显影单元44中累积的显影剂43的调色剂浓度高于目标浓度的状态下顺次形成仅需低消耗的图像时，必需量X降为0或更低，阻止向显影单元44补给调色剂。

在调色剂补给控制处理中，只是在调色剂的必需量X的累积值∑X变为等于或大于预定量时才开始向显影单元44补给调色剂。因此，在上述情况下，在形成需要高调色剂消耗的图像之后，直到必需量X的累积值∑X变为等于或大于预定量时才向显影单元44补给调色剂。因此，即使是由于形成需要高调剂色消耗的调色剂图像而使显影单元44中的调色剂浓度降低时，也可能没有迅速补给调色剂。

当在显影单元44中的调色剂浓度低于目标浓度的状态下(显影剂43中的调色剂的比例低的状态)顺次形成需要高调色剂消耗的调色剂图像时，即使持续向显影单元44补给调色剂，显影单元44中的调色剂浓度仍继续低于目标浓度。因此，差ΔD的累积值∑ΔD的绝对值增大，从而(Kp×ΔD)+(Ki×∑ΔD)>>0有效。当图像形成站形成仅需少量调色剂消耗的调色剂图像时，如果在形成需要大量调色剂消耗的调色剂图像之后必需量X变为过大，那么可能会向显影单元44补给过多的调色剂。

因此，在本示例性实施例中，对差ΔD的累积值∑ΔD设置限制值来防止出现上文所述的问题。具体地，限制用于计算必需量X的积分项(Ki×∑ΔD)，从而高度准确地控制对显影单元44的调色剂补给。

在本示例性实施例中，对差ΔD的累积值∑ΔD设置上限值和下限值。具体地，基于从与过去N页相对应的图像数据而算出的视频计数值Vn的平均值Vave，控制器1100对差ΔD的累积值∑ΔD设置上限值和下限值。当累积值∑ΔD超过上限值时，控制器1100基于消耗量Tv、差ΔD及上限值来计算必需量X。当累积值∑ΔD没有超过上限值时，控制器1100基于消耗量Tv、差ΔD及累积值∑ΔD来计算必需量X。当累积值∑ΔD低于下限值时，控制器1100基于消耗量Tv、差ΔD及下限值来计算必需量X。当累积值∑ΔD不低于下限值时，控制器1100基于消耗量Tv、差ΔD及累积值∑ΔD来计算必需量X。

以下将描述用于确定上限值和下限值的方法。平均视频计数计算单元1109通过对计数器66计数的、对应于过去N页的视频计数值Vn求积分来计算平均视频计数值Vave。在本示例性实施例中，平均视频计数计算单元1109基于对应于例如五页的图像数据来计算平均视频计数值Vave。

在本示例性实施例中，对应于四页的平均视频计数值Vprev被存储在将要使用的存储器(未示出)中。平均视频计数计算单元1109从该未示出的存储器中读出平均视频计数值Vprev，并基于该平均视频计数值Vprev和前次形成页的视频计数值Vn来计算平均视频计数值Vave。

这里，利用∑V_n-1/n-1来计算对应于过去四页的平均视频计数值Vprev。在本示例性实施例中，使用下述公式(2)中描述的修改的移动平均法：

V_ave＝V_N/N+V_prev×(N-1)/N...(2)，

其中，例如在本示例性实施例中N是5。用于计算平均视频计数值Vave的方法并不限于该修改的移动平均法。

在接收到平均视频计数计算单元1109算出的平均视频计数值Vave时，在步骤S104中，限制值计算单元1104a基于平均视频计数值Vave确定上限值和下限值。因此，在步骤S104中，限制值计算单元1104a起设置单元的作用，用来基于从与预定页数相对应的图像数据而算出的平均视频计数值Vave来设置差ΔD的累积值∑ΔD的上限值和下限值。为了描述上的方便，限制值计算单元1104a和第一补给量确定单元1104被描述为单独的块。可选择地，第一补给量确定单元1104可以设置上限值和下限值。

图6是例示基于与过去五页相对应的图像数据而计算的平均视频计数值Vave与差ΔD的累积值∑ΔD的限制值间的对应关系的示意图。视频计数值Vn对应于事先根据记录材料48的尺寸而确定的区域中所包括的所有像素中位于记录材料48上形成有调色剂图像的区域中的像素的数量。

在图6中，为了描述上的方便，平均视频计数值Vave(X轴)由百分比表示。具体地，在图6中，当对应于过去五页的图像都是固态图像时，平均视频计数值Vave(X轴)是100[％]。当对应于过去五页的图像都是空白图像时，平均视频计数值Vave(X轴)是0[％]。限制值(Y轴)是用于限制电感式传感器20检测到的显影剂43中的调色剂的比例[wt％]的累积值(差ΔD的累积值∑ΔD)的值。当显影剂43中的调色剂的比例[wt％]是目标比例时，差ΔD为0。

如图6中所示，随着平均视频计数值Vave的降低，用于限制差ΔD的累积值∑ΔD的上限值和下限值的绝对值也降低。上限值和下限值的各绝对值可以不一定彼此相等，而是可以彼此不同。

这里将描述这样的情况：在调色剂浓度高于目标浓度的状态下，在顺次形成仅需少量调色剂消耗的图像之后形成需要大量调色剂消耗的图像。在顺次形成仅需少量调色剂消耗的图像的同时，差ΔD的累积值∑ΔD是正值，因此积分项(Ki×∑ΔD)是负值，防止向显影单元44补给调色剂。

在形成仅需少量调色剂消耗的图像的情况下的限制值的绝对值小于形成需要大量调色剂消耗的图像的情况下的限制值的绝对值。因此，当差ΔD的累积值∑ΔD超过上限值时，∑ΔD被抑制为该上限值。例如，当顺次形成空白图像时，将上限值和下限值设置为0。在这种情况下，由于调色剂消耗Tv和积分项(Ki×∑ΔD)都被限制为0，因此要向显影单元44补给的调色剂的必需量X由X＝(Kp×ΔD)表示。在空白图像的情况下，仅基于差ΔD来确定必需量X。这是因为调色剂浓度低于目标浓度，而且当打印出空白图像时，无论事先计算出的差的累计值∑ΔD如何，在可以补给调色剂时最好立即补给调色剂。

因此，当由于形成需要大量调色剂消耗的图像从而显影单元44中的调色剂浓度降低到低于目标浓度时，由计算而获得的必需量X变为正值，促使向显影单元44补给调色剂。因此，可以减少或消除在开始形成需要大量调色剂消耗的图像之后到向显影单元44补给调色剂的时间延迟。

接下来，要描述这样的情况：在调色剂浓度低于目标浓度的状态下，在顺次形成需要大量调色剂消耗的图像之后形成仅需少量调色剂消耗的图像。在顺次形成需要大量调色剂消耗的图像的同时，差ΔD的累积值∑ΔD是负值，因此积分项(Ki×∑ΔD)是正值，促使向显影单元44补给调色剂。

例如，当在调色剂浓度低于目标浓度的状态下顺次形成固态图像时，差ΔD的累积值∑ΔD的限制值是-10[wt％]。因此，基于上述公式(1)计算要向显影单元44补给的调色剂的必需量X，直至差ΔD的累积值∑ΔD降低到低于-10[wt％]为止。因此，在形成需要大量调色剂消耗的图像时，可以防止显影单元44中的调色剂浓度与目标值间的差ΔD增大。此外，在形成需要大量调色剂消耗的图像时，将差ΔD的累积值∑ΔD设置为下限值。因此，可以防止在形成仅需少量调色剂消耗的图像后向显影单元44补给过多的调色剂。

再参照图4进一步描述调色剂补给控制处理。在限制值计算单元1104a在步骤S104中已确定上限值和下限值后，在步骤S105中，第一补给量确定单元1104确定差ΔD的累积值∑ΔD是否超过上限值。当差ΔD的累积值∑ΔD超过上限值时(在步骤S105中为“是”)，在步骤S106中，第一补给量确定单元1104将累积值∑ΔD设置为上限值。接下来，在步骤S109中，第一补给量确定单元1104基于差ΔD和上限值而确定用于校正调色剂浓度的差ΔD的必需补给量。在步骤S109中，第一补给量确定单元1104起校正量计算单元的作用，用来以下述方式计算校正量。具体地，当差ΔD的累积值∑ΔD超过上限值时，通过系数Kp与差ΔD相乘而获得的值被加到通过系数Ki与上限值相乘而获得的值中。

在步骤S103至S109中，第一补给量确定单元1104起第二计算单元的作用。第二计算单元计算显影单元44中的显影剂43中的调色剂浓度与目标浓度间的差ΔD的累积值∑ΔD，并基于对应于过去五页的图像数据来校正差ΔD的累积值∑ΔD。

在步骤S110中，补给量计算单元1107基于第一补给量确定单元1104算出的校正量及第二补给量确定单元1106算出的消耗量Tv来计算必需量X。具体地，在步骤S110中，补给量计算单元1107执行上述公式(1)中的计算。换句话说，当差ΔD的累积值∑ΔD超过上限值时(在步骤S105中为“是”)，补给量计算单元1107基于消耗量Tv、差ΔD及上限值来确定必需量X。

当累积值∑ΔD没有超过上限值时(在步骤S105中为“否”)，在步骤S107中，第一补给量确定单元1104确定累积值∑ΔD是否小于下限值。当差ΔD的累积值∑ΔD小于下限值时(在步骤S107中为“是”)，那么在步骤S108中，第一补给量确定单元1104就将累积值∑ΔD设置为下限值。接下来，在步骤S109中，第一补给量确定单元1104基于差ΔD和下限值而确定用于校正调色剂浓度的差所需的补给量。在步骤S109中，第一补给量确定单元1104起校正量计算单元的作用，用来以下述方式计算校正量。具体地，当差ΔD的累积值∑ΔD小于下限值时，通过系数Kp与差ΔD相乘而获得的值被加到通过系数Ki与下限值相乘而获得的值中。

在步骤S110中，补给量计算单元1107基于第一补给量确定单元1104算出的校正量及第二补给量确定单元1106算出的消耗量Tv来计算必需量X。具体地，当差ΔD的累积值∑ΔD小于下限值时，补给量计算单元1107基于消耗量Tv、差ΔD及下限值来确定必需量X。

当差ΔD的累积值∑ΔD不小于下限值时(在步骤S107中为“否”)，那么就确定差ΔD的累积值∑ΔD等于或小于上限值并且等于或大于下限值。在这种情况下，在步骤S109中，第一补给量确定单元1104不限制累积值∑ΔD，而基于差ΔD及差ΔD的累积值∑ΔD来计算校正量。因此，在步骤S109中，第一补给量确定单元1104起校正量计算单元的作用，用来以下述方式计算校正量。具体地，当差ΔD的累积值∑ΔD等于或小于上限值并且等于或大于下限值时，通过系数Kp与差ΔD相乘而获得的值被加到通过系数Ki与累积值∑ΔD相乘而获得的值中。

补给量计算单元1107基于第一补给量确定单元1104算出的校正量及第二补给量确定单元1106算出的消耗量Tv来计算必需量X。具体地，当差ΔD的累积值∑ΔD小于上限值或大于下限值时，补给量计算单元1107基于消耗量Tv、差ΔD及不被限制的差ΔD的累积值∑ΔD来计算必需量X。

在步骤S110中确定必需量X之后，在步骤S111中，补给控制单元1108计算必需量X的累积值∑X，并确定该累积值∑X是否小于预定量。当累积值∑X小于预定量时(步骤S111中为“是”)，就终止调色剂补给控制处理，而不向显影单元44补给调色剂。

当累积值∑X等于或大于预定量时(步骤S111中为“否”)，在步骤S112中，补给控制单元1108促使补给电机驱动电路69旋转输送螺杆62一圈，从而从料斗60(图1)向显影单元44补给调色剂63。在步骤S112中，补给电机驱动电路69驱动地旋转电机70以促使输送螺杆62以预定旋转速度旋转一圈。

在本示例性实施例中，每次电机70驱动地旋转输送螺杆62一圈时，就向显影单元44补给料斗60中的大约常量的调色剂63。因此，补给控制单元1108可以基于要向显影单元44补给的调色剂的必需量的累积值∑X来确定输送螺杆62的旋转次数。具体地，当累积值∑X等于或大于通过将阈值乘以2而获得的值并且小于通过将阈值乘以3而获得的值时，输送螺杆62的旋转次数是2。当累积值∑X等于或大于通过将阈值乘以3而获得的值并且小于通过将阈值乘以4而获得的值时，输送螺杆62的旋转次数是3。在本示例性实施例中，在图像形成站形成调色剂图像期间，电机70根据补给控制单元1108确定的旋转次数而驱动地旋转输送螺杆62。

在本示例性实施例中，输送螺杆62的最小旋转量是一次旋转(360°)。因此，除非要从料斗60向显影单元44补给的调色剂63的累积值∑X等于或大于预定量，否则输送螺杆62就不旋转。事先通过实验确定在执行一次补给操作时(即在旋转输送螺杆62一圈时)预计从料斗60向显影单元44补给的调色剂63的量。

然后，在步骤S113中，补给控制单元1108从要从料斗60向显影单元44补给的调色剂63的必需量X的累积值∑X中减去预定量，然后处理推进至步骤S111。在步骤S111至S113的处理中，补给控制单元1108促使电机70驱动地旋转输送螺杆62，直至要从料斗60向显影单元44补给的调色剂的必需量的累积值∑X降低为低于预定量为止。上文已描述了本示例性实施例中的调色剂补给控制处理。

(效果比较)

基于图7描述本示例性实施例中的调色剂补给控制处理及比较例中的调色剂补给控制处理中的显影单元44内的调色剂浓度的转变。

图7例示了在示例情况下基于来自电感式传感器20的输出信号检测调色剂浓度的结果。在示例情况下，在顺次形成10页图像占比为100[％]的图像(固态图像)之后而顺次形成100页图像占比为5[％]的图像。实线(本示例性实施例)表示在基于限制值限制差ΔD的累积值∑ΔD的情况下显影单元44内调色剂浓度的转变。较短点的虚线(第一比较例)表示在不限制差ΔD的累积值∑ΔD的情况下显影单元44内的调色剂浓度的转变。

如图7中所示，当不限制差ΔD的累积值∑ΔD时(第一比较例)，在显影单元44中容纳的显影剂43的调色剂浓度低的状态下形成图像占比为5[％]的图像(少量调色剂消耗)。因此，差ΔD的累积值∑ΔD是0或更低。因此，要向显影单元44补给的调色剂的必需量X变为过大，使得正形成图像占比为5[％]的图像(少量调色剂消耗)时调色剂浓度急剧增加，这反过来又会导致超调量(overshooting)。

当限制差ΔD的累积值∑ΔD时(本示例性实施例)，伴随着限制差ΔD的累积值∑ΔD而在显影单元44中容纳的显影剂43的调色剂浓度低的状态下形成图像占比为5[％]的图像(少量调色剂消耗)。因此，防止要向显影单元44补给的调色剂的必需量X过大。从而防止在正形成图像占比为5[％]的图像时调色剂浓度急剧增加。

因此，在本示例性实施例中，即使在顺次形成仅需少量调色剂消耗的多个图像后而形成需要大量调色剂消耗的图像时，也基于平均视频计数值Vave抑制累积值∑ΔD。因此，可以减少或消除图像形成装置形成的图像的浓度的变化。换句话说，在本示例性实施例中，即使是在图像形成站形成的图像的浓度突然变化时，也可以以高准确度将显影单元44中的显影剂43的调色剂浓度调整为目标浓度。

在第一示例性实施例中，限制值计算单元1104a基于平均视频计数计算单元1109算出的平均视频计数值Vave来确定限制值。然而，用于确定限制值的配置并不限于此。例如，维修员可以利用操作单元501手动设置限制值。在该配置中，控制器1100将通过操作单元501输入的限制值信息存储在存储器(未示出)中。第一补给量确定单元1104可以基于存储在该存储器中的限制值信息来限制积分项。这里，操作单元501起获取单元的作用，用来获取限制值信息。

在第一示例性实施例中，上限值和下限值都被设置。可选择地，可以采用设置上限值和下限值中的至少一个的配置。例如，当平均视频计数值Vave大于事先设置的阈值时，限制值计算单元1104a可以设置差ΔD的累积值∑ΔD的下限值。可选择地，当平均视频计数值Vave小于事先设置的阈值时，限制值计算单元1104a可以设置差ΔD的累积值∑ΔD的上限值。

以下描述第二示例性实施例。在第一示例性实施例中，限制了显影单元44中容纳的显影剂43的调色剂浓度与目标浓度间的差ΔD的累积值∑ΔD。因此，在计算必需量X时限制积分项的影响。在本示例性实施例中，基于对应于过去N页的图像数据来确定积分项中的系数Ki。如第一示例性实施例中那样，在本示例性实施例中，也可以在计算必需量时限制积分项的影响。

本示例性实施例在下述点上与上述第一示例性实施例不同，而本示例性实施例中的其他点与第一示例性实施例中的对应点相同，因此这里将不再进行描述。下面基于图8至图11来描述本示例性实施例中的调色剂补给控制处理。

图8是例示与图像形成装置的调色剂补给相关的电气配置的框图。在第一示例性实施例中，限制值计算单元1104a(图3)基于平均视频计数值Vave来设置限制值。在本示例性实施例中，增益计算单元1104f设置系数Ki的值。

增益计算单元1104f参照事先存储在存储器(未示出)中的转换图(图10)来基于平均视频计数计算单元1109算出的平均视频计数值Vave确定系数Ki。例如，在本示例性实施例中，当平均视频计数值Vave是100[％]时，将系数Ki设置为-0.1。当平均视频计数值Vave是0[％]时，将系数Ki设置为0。当显影单元44中的调色剂浓度低于目标浓度时，将系数Ki设置为等于或小于0的值，从而基于上述公式(1)算出的必需量X是正值。

图10是涉及平均视频计数值Vave和系数Ki(积分增益)的转换图的解释图。系数Ki(积分增益)的绝对值随着平均视频计数值Vave的增大而增大。因此，当顺次形成仅需少量调色剂消耗的图像时，平均视频计数值Vave减小，从而抑制了积分项的值。

以下将基于图9描述本示例性实施例中的调色剂补给控制处理。图9是例示控制器1100的操作的流程图。

步骤S100至S103中的处理与第一示例性实施例中相同，因此这里不再进行描述。

在步骤S103中，每次执行调色剂补给控制处理时，第一补给量确定单元1104通过将差计算单元1101算出的差ΔD进行加算而计算差ΔD的累积值∑ΔD。

在接收到平均视频计数计算单元1109算出的平均视频计数值Vave时，在步骤S204中，增益计算单元1104f基于平均视频计数值Vave来确定系数Ki。在步骤S204中，增益计算单元1104f起校正单元的作用，用来基于对应于过去五页的图像数据而改变系数Ki。为了描述上的方便，增益计算单元1104f和第一补给量确定单元1104被描述为独立的块。可选择地，第一补给量确定单元1104可以设置系数Ki。

在步骤S110中，第一补给量确定单元1104以下述方式计算校正量，即用于校正调色剂浓度的差所需的补给量。具体地，通过系数Kp与差ΔD相乘而获得的值被加到通过系数Ki与差ΔD的累积值∑ΔD相乘而获得的值中。步骤S111及后续步骤中的处理也与第一示例性实施例中相同，因此这里将不再进行描述。

(效果比较)

基于图11描述本示例性实施例中的调色剂补给控制处理以及比较例中的调色剂补给控制处理中显影单元44内的调色剂浓度的转变。

图11例示了在示例情况下基于来自电感式传感器20的输出信号检测调色剂浓度的结果。在示例情况下，在顺次形成10页图像占比为100[％]的图像(固态阴影图像(solidshaded images))之后而顺次形成100页图像占比为5[％]的图像。实线(本示例性实施例)表示在基于平均视频计数值Vave设置系数Ki的情况下显影单元44内调色剂浓度的转变。带有较短点的虚线(第一比较例)表示在系数Ki是固定值的情况下显影单元44内的调色剂浓度的转变。

如图11中所示，当系数Ki是固定值(第一比较例)时，在显影单元44中容纳的显影剂43的调色剂浓度低的状态下形成图像占比为5[％]的图像(少量调色剂消耗)。因此，积分项(Ki×∑ΔD)变大。因此，要向显影单元44补给的调色剂的必需量X变得过大，使得在正形成图像占比为5[％]的图像(少量调色剂消耗)时调色剂浓度急剧增加，这反过来导致超调量(overshooting)。

另一方面，当系数Ki可以根据平均视频计数值Vave变化时(本示例性实施例)，在显影单元44中容纳的显影剂43的调色剂浓度低的状态下形成图像占比为5[％]的图像(少量调色剂消耗)，且积分增益值Ki低，因此抑制了(Ki×∑ΔD)。因此，防止要向显影单元44补给的调色剂的必需量X过大。从而防止在形成图像占比为5[％]的图像期间调色剂浓度的急剧增加。

因此，在本示例性实施例中，即使在顺次形成仅需少量调色剂消耗的多个图像后形成需要大量调色剂消耗的图像时，也基于平均视频计数值Vave抑制了积分项(Ki×∑ΔD)。因此，可以减少或消除图像形成装置形成的图像的浓度的变化。换句话说，在本示例性实施例中，即使在图像形成站形成的图像的浓度突然变化时，也可以以高准确度将显影单元44中的显影剂43的调色剂浓度调整为目标浓度。

第一和第二示例性实施例都采用了这样的配置：每次图像形成站形成对应于记录材料48的一页的图像时，控制器1100就执行调色剂补给控制处理。控制器1100执行调色剂补给控制处理的时刻并不限于该配置。例如，在搅拌显影单元44中累积的调色剂的搅拌螺杆58和59旋转期间，控制器1100可以以预定时间间隔执行调色剂补给控制处理。在这种配置中，当图像形成站没有正形成调色剂图像时也可以从料斗60向显影单元44补给调色剂63。

第一和第二示例性实施例都采用了这样的配置：在直到调色剂的必需量X降低到低于预定量时将输送螺杆旋转一圈。可选择地，补给控制单元1108可以基于必需量X计算输送螺杆62的转数，并且控制补给电机驱动电路69，从而将输送螺杆62旋转所算出的转数。

第一和第二示例性实施例都采用了这样的配置：通过输送螺杆62的旋转从料斗60向显影单元44补给调色剂63。然而，向显影单元44补给调色剂63的配置并不限于此。例如，可以使用容器向显影单元44补给调色剂，该容器直接补给容器内所容纳的调色剂。在该配置中，补给控制单元1108可以使用补给电机驱动电路69来控制驱动地旋转容器的速度和旋转次数。

虽然参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明并不限于所公开的示例性实施例。应当对下列权利要求的范围赋予最宽的解释，以使其涵盖所有这些变型例以及等同的结构及功能。

本申请要求2013年12月17日提交的日本专利申请第2013-260379号的权益，通过引用将其全部内容合并于此。

Claims (3)

1.一种图像形成装置，所述图像形成装置包括：

图像形成单元，其包括被配置为容纳包括调色剂的显影剂的容纳单元，所述图像形成单元被配置为利用所述容纳单元中所容纳的所述调色剂并基于图像数据而形成图像；

补给单元，被配置为向所述容纳单元补给所述调色剂；

消耗量计算单元，其被配置为在所述图像形成单元形成所述图像的情况下，基于与对应于所述图像数据的图像的浓度相关的信息来计算所述容纳单元中消耗的所述调色剂的消耗量；

检测单元，其被配置为检测所述容纳单元中容纳的所述显影剂的调色剂浓度；

差计算单元，其被配置为计算所述检测单元检测到的所述调色剂浓度与所述容纳单元中容纳的所述显影剂的所述调色剂浓度的目标值间的差；

累积值计算单元，其被配置为计算由所述差计算单元计算的所述差的累积值；

设置单元，其被配置为设置所述差的所述累积值的上限值和所述差的所述累积值的下限值中的至少一个；以及

控制器，其被配置为基于所述消耗量计算单元算出的所述消耗量、所述差计算单元算出的所述差、所述累积值计算单元算出的所述差的所述累积值以及所述设置单元设置的所述上限值和所述下限值中的至少一个而控制所述补给单元。

2.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述设置单元被配置为基于在所述图像形成单元执行的预定页数的调色剂图像形成中与对应于各图像数据的图像的浓度相关的信息来设置所述差的所述累积值的所述上限值和所述差的所述累积值的所述下限值中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的图像形成装置，所述图像形成装置还包括：获取单元，其被配置为获取用于限制所述差的所述累积值的限制值信息，

其中，所述设置单元基于所述获取单元所获取的所述限制值信息来设置所述差的所述累积值的所述上限值和所述差的所述累积值的所述下限值中的至少一个。