JP2009175265A - 画像形成装置及び現像剤残量認識プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】トナー残量検出センサーを用いることなくトナー残量を認識する。
【解決手段】像密度が低いときに発生する、「かぶり」に起因するトナー消費分を加味した補正係数の設定している（表１に記載した「調整なし」参照）。これは、画像密度が０．７％又はこれに近似する画像密度という条件の下で、意図的に、トナー不足という結果とは逆の結果である「トナー過多」傾向となるように補正精度をおとすものである。実際はカウント比Ｐに基づく補正係数Ｃを「１」とすることで、補正トナー送り動作カウント数ＣＢＨを調整しない。
【選択図】図１０

Description

本発明は、画像形成装置及び現像剤残量認識プログラムに関する。

感光体に潜像を形成し、これをトナーで現像してトナー画像を形成する画像形成装置においては、透過式または磁気式のトナー残量検出センサーをトナー容器に設け、前記トナー残量検センサーでトナー残量を検出すると共に、検出したトナー残量を、トナー消費量に対応した別の指標によって補正することが行われている。

このような画像形成装置としては、トナーを貯留するトナーカートリッジと、前記トナーカートリッジから供給されるトナーによりトナー像を形成する像形成手段と、トナーカートリッジのトナー消費量をカウントするカウント手段と、像形成手段により形成された第１のトナー像の濃度が当該トナー画像に対応して求められた第１の所定濃度よりも低いとき、前記カウント手段のカウント値から求められる前記トナーカートリッジ内のトナー量と、装置の状態を示す指数情報とに基づいて前記カウント数の補正の要否を判断し、必要と判断したときには前記カウント手段のカウント値を補正する補正手段とを備える画像形成装置がある（特許文献１）。

また、記録材を収納し、更に不揮発性記憶部を備えたカートリッジと、前記カートリッジ内の記録材の残量を検知する検知手段と、累積消費記録材量を前記カートリッジの不揮発性記憶部に記憶し、残存記録材量を把握する制御手段とを有し、前記制御手段が、累積使用ドット数により前記消費量を得る画像記録装置がある（特許文献２）。
特開２００６−２８４６６９公報 特開平９−１２０２３８号公報

本発明は上記事実を考慮し、トナー残量検出センサーを用いることなくトナー残量を認識することができる画像形成装置を得ることが目的である。

請求項１に記載の発明は、画像データに基づいて、搬送機構を駆動することによって現像剤を現像剤貯留部から現像部へ送り込み、当該現像剤が像保持体上に転写されることで像を形成する画像形成手段と、前記搬送機構の駆動状態に基づいて現像剤の現像部への実送出量を演算する現像剤実送出量演算手段と、前記画像データに基づいて現像剤の目標送出量を演算する現像剤目標送出量演算手段と、前記現像剤実送出量演算手段の演算による実送出量と、前記現像剤目標送出量演算手段の演算による目標送出量との差分が減少する傾向に、前記現像剤実送出量演算手段の演算結果を補正する補正手段と、前記補正手段で補正した結果に基づいて、現像剤貯留部の残量を演算する現像剤残量演算手段と、前記現像剤実送出量演算手段の演算による実送出量と、前記現像剤目標送出量演算手段の演算による目標送出量との差分が予め設定した数値を超えた場合に、前記補正手段による補正の実行を禁止する禁止手段と、を有することを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、画像データに基づいて、搬送機構を駆動することによって現像剤を現像剤貯留部から現像部へ送り込み、当該現像剤が像保持体上に転写されることで像を形成する画像形成手段と、前記搬送機構の駆動状態に基づいて現像剤の現像部への実送出量を演算する現像剤実送出量演算手段と、前記画像データに基づいて現像剤の目標送出量を演算する現像剤目標送出量演算手段と、前記現像剤実送出量演算手段の演算による実送出量と、前記現像剤目標送出量演算手段の演算による目標送出量との差分を求め、この差分が予め画像形成される像密度に基づいて設定される数値未満の場合には当該差分が減少する傾向に前記現像剤実送出量演算手段の演算結果を補正すると共に、前記差分が予め画像形成される像密度に基づいて設定される数値以上の場合には前記実送出量が多くなる傾向に前記現像剤実送出量演算手段の演算結果を補正する補正手段と、前記補正手段で補正した結果に基づいて、現像剤貯留部の残量を演算する現像剤残量演算手段と、を有することを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、前記請求項２に記載の発明において、前記像密度に基づいて設定される数値に相当する差分が、前記現像部の帯電量の変化に伴う像保持体上の非現像領域への転写に起因する現像剤消費量の存在の有無を判定するしきい値であることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、前記請求項１〜請求項３の何れか１項記載の発明において、前記補正手段の1回の補正量が制限されることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、前記請求項１〜請求項４の何れか１項記載の発明において、前記補正手段による補正の機会が、予め設定した画像形成処理量毎であることを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、画像データに基づいて、搬送機構を駆動することによって現像剤を現像剤貯留部から現像部へ送り込み、当該現像剤が像保持体上に転写されることで像を形成する場合に、前記搬送機構の駆動状態に基づいて現像剤の現像部への実送出量を演算し、前記画像データに基づいて現像剤の目標送出量を演算し、前記実送出量と前記目標送出量との差分が減少する傾向に、前記実送出量を補正し、正した結果に基づいて、現像剤貯留部の残量を演算すると共に、前記実送出量と前記目標送出量との差分が予め設定した数値を超えた場合に、前記補正の実行を禁止させることを、コンピュータに実行させることを特徴としている。

請求項７に記載の発明は、画像データに基づいて、搬送機構を駆動することによって現像剤を現像剤貯留部から現像部へ送り込み、当該現像剤が像保持体上に転写されることで像を形成する場合に、前記搬送機構の駆動状態に基づいて現像剤の現像部への実送出量を演算し、前記画像データに基づいて現像剤の目標送出量を演算し、前記実送出量と前記目標送出量との差分を求め、この差分が予め画像形成される像密度に基づいて設定される数値未満の場合には当該差分が減少する傾向に前記現像剤実送出量演算手段の演算結果を補正すると共に、前記差分が予め画像形成される像密度に基づいて設定される数値以上の場合には前記実送出量が多くなる傾向に前記現像剤実送出量演算手段の演算結果を補正し、前記補正した結果に基づいて、現像剤貯留部の残量を演算することを、コンピュータに実行させることを特徴としている。

請求項1記載の発明によれば、トナー残量検出センサーを用いることなくトナー残量を認識することができる。

請求項２記載の発明によれば、トナー残量検出センサーを用いることなくトナー残量を認識することができる。

請求項３に記載の発明によれば、画像データに基づく目標送出量は非現像領域への転写が加味されないので、加味されないで補正されることを防止することができる。

請求項４に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、補正が円滑となる。

請求項５に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、補正機会が安定する。

請求項６記載の発明によれば、トナー残量検出センサーを用いることなくトナー残量を認識することができる。

請求項７記載の発明によれば、トナー残量検出センサーを用いることなくトナー残量を認識することができる。

（画像形成装置１０の全体構成）
図1に示される如く、本実施の形態に係る画像形成装置１０は、紙面天地方向に沿って配設された４個のプロセスカートリッジ１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ（以下総称する場合、「プロセスカートリッジ１４」と言う。）が設けられている。

プロセスカートリッジ１４においては、夫々イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、および黒（Ｋ）のトナー画像が形成される。

プロセスカートリッジ１４は、それぞれの感光体ドラム１６（図１では、プロセスカートリッジ１４Ｙに該当する感光体ドラムにのみ符号を付与）を備えている。

また、画像形成装置１０は、露光する露光ユニット３４と、前記それぞれの感光体ドラム１６に接線方向で接触するように設けられ用紙Ｐの搬送経路３２の一部を形成する搬送ベルトユニット４４と、搬送ベルトユニット４４の図１の下方に設けられ搬送経路３２の他の一部を形成する搬送ローラ２８及びレジストレーションローラ３０と、底部に配設された給紙トレイ２４から用紙Ｐを取り出して搬送経路３２に誘導するピックアップローラ２６と、プロセスカートリッジ１４において用紙Ｐに転写された画像を定着させる定着部に配置された定着ローラ５６と、定着ローラ５６で画像が定着された用紙を、画像形成装置１０の頂部に設けられた排紙トレイ６０に排出する排出ローラ５８と、外部から入力された画像信号に基づいて画像形成装置１０全体を制御する制御コントローラ６６と、前記給紙トレイ２４の情報に配置された電源部６８を有している。

図１に示される如く、露光装置３４は、筐体３６内に半導体レーザ等で構成される光源（図示省略）、ポリゴンミラー３８、結像レンズ４０及びミラー４２が配設されており、半導体レーザから照射された露光光は、ポリゴンミラー３８で偏向走査され、結像レンズ４０とミラー４２を介して、事前に周面が一様に帯電された各感光体ドラム１６に照射される。これにより、感光体ドラム１６に、画像情報に応じた静電潜像が形成される。

また、搬送ベルトユニット４４は、画像形成装置１０の側壁１０Ａに沿って設けられた一対の張架ローラ４６、４８と、この張架ローラ４６、４８に巻き掛けられた搬送ベルト５０と、搬送ベルト５０を感光体ドラム１６に押圧する押圧ローラ５２とで構成されている。張架ローラ４８はモータ（図示省略）によって回転し、これによって搬送ベルト５０が駆動される。

図２に示される如く、プロセスカートリッジ１４は、前記感光体ドラム１６を含む感光体カートリッジ６２と、各色のトナーが収容されるとともに、感光体ドラム１６に作像される静電潜像に対して、各色のトナーの現像を行う現像装置６４とが組み合わされた構造となっている。

感光体カートリッジ６２は、２室構造の筐体で被覆されており、一方の空間には前記感光体ドラム１６の他、感光体ドラム１６の周囲に配設された帯電ローラ１８、清掃ブレード２０、除電ランプ２２が配設され、他方の空間は、サブトナー補給部７０とされている。

サブトナー補給部７０には、トナーの攪拌及び搬送を行う攪拌搬送部材７２が設けられている。

現像装置６４は、キャリアとトナーを主要成分とする二成分現像方式を採用したものであり、感光体ドラム１６の周面と対峙し、且つ感光体ドラム１６に形成された静電潜像をトナー及びキャリアを含む二成分現像剤（以下、「現像剤」ということがある）で現像する現像ユニット７４と、現像ユニット７４に対してトナーを供給するメイントナー補給ユニット８０とを一体化した構成とされている。

現像ユニット７４は、感光体ドラム１６の下方に設けられ、ハウジング１２４には、前記感光体ドラム１６側に向かって開口部１２８が形成されている。開口部１２８には、一部が露出するように現像ローラ１２６が配置されている。ハウジング１２４内には現像剤を収容する現像剤収容室１１２が形成されている。

現像ローラ１２６とメイントナー補給ユニット８０との間には、第１攪拌搬送オーガ１２０及び第２攪拌搬送オーガ１１６が配列されている。

（現像ユニット７４の詳細構造）
図４に示すように、第１攪拌搬送オーガ１２０及び第２攪拌搬送オーガ１１６は、それぞれ回転軸１２０Ａ、１１６Ａを備えており、ハウジング１２４の周壁にそれぞれ回転可能に支持されている。第１攪拌搬送オーガ１２０及び第２攪拌搬送オーガ１１６の回転軸１２０Ａ、１１６Ａには、所定のピッチで楕円状の螺旋羽根１２０Ｂ、１１６Ｂが固定されている。

第１攪拌搬送オーガ１２０と第２攪拌搬送オーガ１１６との間には、第１仕切壁１２２が形成されており、この第１仕切壁１２２によって現像剤収容室１１２内は、第１攪拌搬送オーガ１２０が配設された第１循環路１１８と、第２攪拌搬送オーガ１１６が配設された第２循環路１１４とに二分されている（図２参照）。

また、第１仕切壁１２２の長手方向の両端部には、連通口１３６、１３８が形成されている。この連通口１３６、１３８によって第１循環路１１８と第２循環路１１４とが互いに通じており、現像剤収容室１１２内のトナーは、第１攪拌搬送オーガ１２０及び第２攪拌搬送オーガ１１６の回転によって、それぞれ第１循環路１１８及び第２循環路１１４内を攪拌されながら搬送されて、第１循環路１１８と第２循環路１１４との間を矢印の方向に沿ってトナーが循環され、攪拌される。

メイントナー補給ユニット８０は、図２に示すように現像ユニット７４に隣接して設けられ、補給用トナーが収容されるトナー収容室８２と、トナー収容室８２と現像剤収容室１１２とを仕切る第２仕切壁９８、湾曲壁１００、第３仕切壁１１０と、トナー収容室８２に収容された第１アジテータ８４および第２アジテータ９２とを有する。メイントナー補給ユニット８０には、また、記憶素子チップ８１が設けられている。

第２仕切壁９８の下部からは、湾曲壁１００がトナー収容室８２側へ延び、また、第３仕切壁１１０が現像剤収容室１１２側へ延びることで、ハウジング１２４の底部に、トンネル状のディスペンス室１０２を形成している。ディスペンス室１０２内には、長手方向に沿ってトナーの攪拌搬送を行うディスペンスオーガ１０４が設けられている。

ここで、図２及び図４に示すように、湾曲壁１００の長手方向の一方の端部には、トナー収容室８２とディスペンス室１０２とが互いに通じるようにトナー供給口１０６が形成されている。これにより、トナー収容室８２内に収容されたトナーは、第１アジテータ８４によって攪拌されながらトナー収容室８２内を軸方向に搬送され、トナー供給口１０６からディスペンス室１０２へ送り込まれるようになっている。

一方、第３仕切壁１１０の長手方向の他方の端部には、ディスペンス室１０２と現像剤収容室１１２とが互いに通じるようにして開口部１０８が形成されており、これにより、ディスペンス室１０２内のトナーは、ディスペンスオーガ１０４によって攪拌されながらディスペンス室１０２内を搬送され、開口部１０８から現像剤収容室８４へ送り込まれるようになっている。

また、図２に示すように、開口部１０８は、下端部が現像剤収容室１１２に収容されているトナーの表面位置よりも下方に位置するようにして形成されている。

ディスペンスオーガ１０４は、第１攪拌搬送オーガ１２０及び第２攪拌搬送オーガ１１６と同一の構成とされており、図４に示すように、回転軸１０４Ａを備え、メイントナー補給ユニット８０の周壁に回転可能に支持されている。回転軸１０４Ａには、所定のピッチで羽根１０４Ｂが螺旋状に巻き付けられている。また、回転軸１０４Ａの末端にはパルスジェネレータ１０５が設けられている。ディスペンスオーガ１０４が回転することにより、羽根１０４Ｂによってディスペンス室１０２内のトナーが攪拌されながら、図４の矢印方向に沿って搬送される。また、ディスペンスオーガ１０４の回転数に応じた数のパルスがパルスジェネレータ１０５から出力されて制御コンピュータ６６に入力される。

また、ディスペンスオーガ１０４の回転軸１０４Ａには、開口部１０８と対向する位置に、板片１３０が形成されている。板片１３０は、回転軸１０４Ａの径方向に突出し、長手方向がディスペンスオーガ１０４の回転軸１０４Ａの軸に沿って設けられている。

これにより、ディスペンスオーガ１０４の回転によってディスペンス室１０２内を搬送されてきたトナーが、開口部１０８と対向する位置に到達すると、羽根１０４Ｂに攪拌されると同時に、板片１３０でも攪拌されるようになっている。そして、トナーは、羽根１０４Ｂおよび板片１３０によって攪拌されながら、開口部１０８から現像剤収容室１１２へ供給される。

図４に示すように、第１アジテータ８４は、第１回転軸８６Ａ、第１支持部８６Ｂ、第１攪拌搬送フィルム８８、及び補助フィルム９０を備え、メイントナー補給ユニット８０の周壁に回転可能に支持されている。

第２アジテータ９２は、第２回転軸９４Ａ、第２支持部９４Ｂ、及び第２攪拌搬送フィルム９６を備え、メイントナー補給ユニット８０の周壁に回転可能に回転可能に支持されている。

図３に示すように、第１アジテータ８４の第１支持部８６Ｂには、第１攪拌搬送フィルム８８が、第１支持部８６Ｂの軸方向に亘って接着により貼付けられ固定されている。

第１攪拌搬送フィルム８８は、ＰＥＴ等の可撓性の樹脂フィルムからなり、一方の端部には、第１切込８８Ａ、第２切込８８Ｂ、第３切込８８Ｃが形成されている。

第１切込８８Ａ及び第２切込８８Ｂは、第１支持部８６Ｂの軸方向と約４５°の角度をなし、且つ両方の端部からトナー供給口１０６に向かう方向に複数設けられている。第１切込８８Ａの長さは、第２切込８８Ｂの長さよりも長くなっている。また、本実施形態においては、一対の第１切込８８Ａの間に、３つの第２切込８８Ｂが設けられている。

第３切込８８Ｃは、幅方向長さＷ３を有するトナー供給口１０６と対向する位置に、幅方向長さＷ１の間隔をおいて、後述する補助フィルム９０の幅方向の両側に一対設けられており、第３切込８８Ｃの切り込み方向は、第１支持部８６Ｂの回転半径方向とされている。

一方、第１攪拌搬送フィルム８８の、一対の第３切込８８Ｃで挟まれる領域に、幅方向長さＷ２を有する補助フィルム９０が設けられている。

補助フィルム９０は、ＰＥＴ等の可撓性の樹脂フィルムからなり、第１攪拌搬送フィルム８８に重ねられ、一端が第１攪拌搬送フィルム８８に貼付けられて第１支持部８６Ｂに保持されている。また、補助フィルム９０の他端は、自由端９０Ａとなっている。

図４に示すように、第１攪拌搬送フィルム８８及び第２攪拌搬送フィルム９６が回転すると、トナー収容室８２内のトナーが攪拌されながら矢印方向へ搬送される。

（制御コンピュータのハード構成）
図５に示される如く、制御コントローラ６６は、マイクロコンピュータ２００を含んで構成されている。マイクロコンピュータ２００は、ＣＰＵ（セントラル・プロセシング・ユニット）２０２、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）２０４、ＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）２０６、Ｉ／Ｏ（入出力ポート）２０８、及びこれらを接続するデータバスやコントロールバス等のバス２１０を備える。

Ｉ／Ｏ２０８には、画像形成装置１０における搬送系を制御する搬送制御部２１２、露光処理系を制御する露光処理制御部２１４、現像処理系を制御する現像処理制御部２１６、定着処理系を制御する定着処理制御部２１８が接続されている。

また、Ｉ／Ｏ２０８には、ＧＵＩ（グラフィック・ユーザー・インターフェイス）２２０が接続されており、ユーザーからの操作指示を受けると共に、ユーザーへ様々な情報（例えば、トナー無し警告表示等）を報知（表示）する。

また、現像処理制御部２１６には、記憶素子チップ８１が接続されており、二成分現像剤（トナー）に関する情報（トナー供給のために行った動作のカウント数ＣＴＺ）が逐次更新記憶されるようになっている（詳細後述）。さらに、現像処理制御部２１６は、パルスジェネレータ１０５を備えており、トナーを供給するための駆動源駆動用のパルスを発生する（詳細後述）。

（トナー残量認識制御）
ここで、本実施の形態では、パルスジェネレータ１０５の実トナー供給動作パルス数に基づくトナー消費量の誤差を、当該実トナー供給動作パルス数と、画像データに基づく画素数から得られる目標トナー供給パルス数との比に基づいて補正するようにした。

この補正は、画像密度が平均的（例えば、画像密度５０％程度）であれば、前記比に対して線形的（ほぼ正比例）な補正を行えばよい。しかし、画像密度分布は入力される画像データによって様々であるため（図６（Ａ）〜（Ｈ）参照）、本実施の形態では、当該画像密度分布情報を考慮して補正値の調整も併せて実行している。なお、図６（Ａ）〜（Ｈ）の横軸は、実トナー供給動作パルス数と目標トナー供給動作パルス数のカウント比Ｐであり、縦軸は各カウント比Ｐの分布割合を示す。

以下に、図６に基づき、画像密度分布とトナー消費量の変動について詳細に説明する。

前述したように画像密度が５０％の場合（図６（Ｈ）参照）は、実トナー供給動作パルス数ＣＢと目標トナー供給動作パルス数ＣＢＭのカウント比Ｐ（＝ＣＢ／ＣＢＭ）が、１．０を中心に集中しており、誤差が少ないことがわかる。

一方、画像密度１．３％（図６（Ｂ）参照）〜２０％（図６（Ｇ）参照）の場合、カウント比Ｐが分散しており、このカウント比Ｐに応じた補正係数Ｃを線形的に定めておけば（表１参照）、実トナー供給パルス数と目標トナー供給パルス数とが一致（前記カウント比Ｐが１．０に近似）する理想的な特性となる（図６（Ｂ）参照）。

ここで、画像密度０．７％になると、トナーがほとんど使われないはずであるのに、カウント比Ｐの数値３〜７が存在している。これが、「かぶり」によるトナー消費であり、前述したように、パルスジェネレータ１０５の実トナー供給動作パルス数に基づくトナー消費量の誤差を、当該実トナー供給動作パルス数と、画像データに基づく画素数から得られる目標トナー供給パルス数との比のみに基づいて補正すると、この「かぶり」によるトナー消費を見逃すことになる。言い換えれば、線形的な補正係数の設定のままだと、トナーが消費されていない傾向の補正係数が設定されることになる。この結果、トナー不足という画像形成処理ができない状況に陥る。

そこで、本実施の形態では、特に、像密度が低いときに発生する、「かぶり」に起因するトナー消費分を加味した補正係数の設定している（表１に記載した「調整なし」参照）。これは、画像密度が０．７％又はこれに近似する画像密度という条件の下で、意図的に、トナー不足という結果とは逆の結果である「トナー過多」傾向となるように補正精度をおとすものである（図６（Ａ）参照）。実際はカウント比Ｐに基づく補正係数Ｃを「１」とすることで、補正トナー送り動作カウント数ＣＢＨを調整しない。

但し、
ＣＢ：実トナー送り動作カウント数
ＣＢＭ：目標トナー送り動作カウント数
Ｐ：カウント比
各比較値ｄｉ、ｓｉ（ｉは正の整数）の実数値は、０＜ｄ１＜ｄ２＜ｄｎ−１＜ｄｎ＜１（ｎはｉの最大値）であり、かつ１＜ｓ１＜ｓ２＜ｓｎ−１＜ｓｎ（ｎはｉの最大値）である。

図７は、制御コントローラ６６における前記トナー消費量認識のための機能ブロック図である。なお、この図７は、あくまでも機能的にブロック化したものであり、ハード構成を限定するものではない。

制御コントローラ６６には、前回トータルカウント数ＣＴＺ読出部２５０及び今回トータルカウント数ＣＴＫ認識部２５２が設けられている。

前回トータルカウント数ＣＴＺ読出部２５０は、記憶素子チップ８１にアクセス可能とされ、この記憶素子チップ８１に記憶されている前回トータルカウント数ＣＴＺを読み出す。

また、今回トータルカウント数認識部ＣＴＫは、パルスジェネレータ１０５に接続されており、カウント数を累積することで、今回トータルカウント数ＣＴＫを認識する。

前回トータルカウント数ＣＴＺ読出部２５０及び今回トータルカウント数ＣＴＫ認識部２５２は、それぞれ実トナー送り動作カウント数ＣＢ演算部２５４に接続されている。実トナー送り動作カウント数ＣＢ演算部２５４では、前記前回トータルカウント数ＣＴＺ読出部２５０及び今回トータルカウント数ＣＴＫ認識部２５２から得た情報から、実トナー送り動作カウント数ＣＢを以下の（１）式に基づき演算する。

ＣＢ＝ＣＴＫ−ＣＴＺ・・・（１）
また、制御コントローラ６６には、前回トータル画素数ＰＴＺ読出部２５６及び今回トータル画素数ＰＴＺ読出部２５８が設けられている。

この前回トータル画素数ＰＴＺ読出部２５６及び今回トータル画素数ＰＴＺ読出部２５８は、それぞれ画像形成処理稼働履歴データ記憶部２６０に接続され、前回トータル画素数ＰＴＺ読出部２５６では前回トータル画素数ＰＴＺを読出し、今回トータル画素数ＰＴＺ読出部２５８では今回トータル画素数ＰＴＺを読み出す。

読み出したデータは、それぞれ画素数ＰＢ演算部２６２に送出されるようになっている。

画素数ＰＢ演算部２６２では、以下の（２）式に基づき、画素数ＰＢを演算する。

ＰＢ＝ＰＴＫ−ＰＴＺ・・・（２）
画素数ＰＢ演算部２６２は、目標トナー送り動作カウンタ数ＣＢＭ演算部２６４に接続され、前記（２）式で演算した結果を、この目標トナー送り動作カウンタ数ＣＢＭ演算部２６４へ送出する。

目標トナー送り動作カウンタ数ＣＢＭ演算部２６４は、画素数−トナー消費量正比例係数ｋ読出部２６６に接続されている。画素数−トナー消費量正比例係数ｋ読出部２６６は、前記画像形成処理稼働履歴データ記憶部２６０に接続されており、正比例係数ｋを読出し前記目標トナー送り動作カウンタ数ＣＢＭ演算部２６６に送出する。

この結果、目標トナー送り動作カウンタ数ＣＢＭ演算部２６４では、前記（２）式で得た画素数ＰＢと正比例係数ｋに基づき、目標トナー送り動作カウント数ＣＢＭを求める（（３）式参照）。

ＣＢＭ＝ｋ×ＰＢ・・・（３）
前記（３）式で得られたＣＢＭ値は、ＣＢＭ値判定部２６８へ送出されるようになっている。このＣＢＭ値判定部では、ＣＢＭ値が「０」か又「０以外」かに基づいて、後述する補正を行う必要があるかないかの判定を行う。

ＣＢＭ値判定部２６８は、カウント比Ｐ演算部２７０及び補正実行可否判定部２７２に接続されている。

ＣＢＭ値判定部２６８において、ＣＢＭ値が「０」の場合、画像形成が実行されていないと考えられるため、前回と同様の補正をすればよい旨の通知を出力する。

一方、ＣＢＭ値判定部２６８において、ＣＢＭ値が「０以外」の場合、画像形成が実行されていると考えられ、カウント比Ｐ演算部２７０に対してＣＢＭ値を出力する。このＣＢＭ値出力がカウント比Ｐ演算の実行指示を兼ねる。

カウント比Ｐ演算部２７０では、実行指示があると、前記実トナー送り動作カウント数ＣＢ値を取り込んで、ＣＢＭ値に対するＣＢ値の割合であるカウント比Ｐを演算する（（４）参照）。

Ｐ＝ＣＢ／ＣＢＭ・・・（４）
このカウント比Ｐ演算部２７０は、前記補正実行可否判定部２７２に接続されている。補正実行可否判定部２７２では、前記ＣＢＭ値による補正の実行可否判定の他、このカウント比Ｐ演算部２７０に取り込まれるＣＢ値が「０」か「０以外」かに基づき、補正の実行の可否を判定する。

補正実行可否判定部２７２において、ＣＢＭ値、ＣＢ値が共に「０以外」であった場合は、補正を実行するべく、補正係数Ｃ抽出部２７４に対して実行指示を出力する。

補正係数Ｃ抽出部２７４では、実行指示を受けると、カウント比Ｐ−補正係数Ｃ相関テーブルデータ記憶部２７６に記憶されているカウント比Ｐ−補正係数Ｃ相関テーブルデータ（表1参照）からカウント比Ｐに対する補正係数Ｃを読み出す。

読み出した補正係数Ｃは、補正トナー送り動作カウント数ＣＢＨ演算部２７８に送出されるようになっている。

この補正トナー送り動作カウント数ＣＢＨ演算部２７８では、前記ＣＢ値と補正係数Ｃとに基づいて、補正トナー送り動作カウント数ＣＢＨを演算する（（５）式参照）。

ＣＢＨ＝ＣＢ×Ｃ・・・（５）
補正トナー送り動作カウント数ＣＢＨ演算部２７８は、前回トータルカウント数ＣＴＺ累積演算部２８０に接続され、（５）式に基づいて演算したＣＢＨ値を前回トータルカウント数ＣＴＺ累積演算部２８０を送出する。これにより、前回トータルカウント数ＣＴＺ累積演算部２８０では、（６）式に基づいて、前回トータルカウント数ＣＴＺを更新する。

ＣＴＺ←ＣＴＺ＋ＣＢＨ・・・（６）
前回トータルカウント数ＣＴＺ累積演算部２８０は、前回トータルカウント数ＣＴＺ更新記憶実行部２８２に接続され、前記（６）式で演算した結果（更新情報）を、記憶素子チップ８１へ更新記憶する。

また、前回トータルカウント数ＣＴＺ累積演算部２８０には、報知部２８４が接続され、前記（６）式で演算した結果を当該報知部２８４へ送出する。報知部２８４では、この結果に基づいて、トナー残量に関する情報を報知する。

以下、本実施の形態の作用を説明する。

まず、画像形成装置１０の動作について説明する。

画像データが入力されると、感光体ドラム１６の周面が帯電ローラ１８によって一様に帯電される。その後、当該画像データに応じて光源である半導体レーザの点灯状態が制御され、半導体レーザから照射された光が、ポリゴンミラー３８等で偏向走査され、感光体ドラム１６の周面に静電潜像が形成される。

上記工程を各プロセスカートリッジ１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋにおいて実行することで、各感光体ドラム１６の表面にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の静電潜像が形成される。

その後、現像装置６４から各色のトナーが供給され、感光体ドラム１６の静電潜像が現像され、搬送ベルト４４によって搬送されてくる用紙Ｐへ各色が重ねられて転写され、フルカラー画像となる。

フルカラー画像が形成された用紙Ｐは、定着ローラ５６で加熱、加圧処理されながら搬送されることで定着され、排紙トレイ６０へ排出される。

次に、現像装置６４におけるトナー供給について詳細に説明する。

メイントナー補給ユニット８０において、第１アジテータ８４及び第２アジテータ９２が回転すると、トナー収容室８２内のトナーが攪拌され、これによって軸線方向へのトナー搬送力が生じる。

これによってトナーは、トナー供給口１０６を経由してディスペンス室１０２へ送り込まれる。トナーは、ディスペンス室１０２内のディスペンスオーガ１０４によって、ディスペンス室１０２内を攪拌されながら開口部１０８へ搬送される。

開口部１０８へ搬送されたトナーは、開口部１０８から現像剤収容室１１２へ供給される。開口部１０８では、板片１３０によってトナーが細かく粉砕され、ほぐされている。

現像剤収容室１１２に供給されたトナーは、第１循環路１１４および第２循環路１１８で第１攪拌搬送オーガ１２０及び第２攪拌搬送オーガ１１６によって第１循環路１１８及び第２循環路１１４内を攪拌されながら搬送されることにより、現像剤と混合される。そしてトナーが混合された現像剤は、第１循環路１１８と第２循環路１１４との間を矢印の方向に沿って循環し、現像ローラ１２６に供給され、感光体ドラム１６に形成された静電潜像が現像される。

一方、規定枚数たとえば数十枚の用紙Ｐへの印刷が終了する毎に、制御コンピュータ６６においては、メイントナー補給ユニット８０から現像ユニット７４への総トナー供給量を求め、記録素子チップ８１に格納するとともに、前記総トナー供給量に基づいてトナー残量を求める。

次に、図８及び図９のフローチャートに従い、制御コンピュータ６６における、トナー残量認識制御ルーチンを説明する。

図８はトナー残量認識制御のためのメインルーチンであり、ステップ３００では、１ブロック分の実トナー送り動作カウント数ＣＢを今回トータルカウント数ＣＴＫから前回トータルカウント数ＣＴＺを差し引くことで求める（（１）式参照）。なお、「１ブロック」とは、予め設定した処理枚数であり、この処理枚数に制限はない。１ブロックの処理枚数が少なければ緻密なトナー残量認識が可能であるが、演算毎の変化率が少ないため無意味な制御が増えて制御負担となる。一方、１ブロックの処理枚数が多ければトナー残量認識が雑になるが、演算処理回数が少ない分制御負担が軽減される。従って、装置仕様、性能、ユーザーの使用頻度、使用状況（文字／画像）等各種パラメータに基づいて１ブロック（処理枚数）を決定すればよい。

ステップ３００で、実トナー送り動作カウント数ＣＢを得ると、ステップ３０２へ移行して、１ブロック分の画素数ＰＢを、今回トータル画素数ＰＴＫから前回トータル画素数ＰＴＺを差し引くことで求める（（２）式参照）。

次いで、ステップ３０４では、前記ステップ３０２で得た画素数ＰＢと、予め定めた比例係数ｋとに基づいて、目標トナー送り動作カウント数ＣＢＭを演算する（（３）式参照）。

この時点で、必要なパラメータ（実トナー送り動作カウント数ＣＢ、目標トナー送り動作カウント数ＣＢＭ）が揃うことになる。

次のステップ３０６では、目標トナー送り動作カウント数ＣＢＭが「０以外」か「０」かを判断する。このステップ３０６で目標トナー送り動作カウント数ＣＢＭが「０」と判定（ＣＢＭ≠０？の否定判定）されると、画素数に変化がない（例えば、空データ等）と判断し、トナー残量の調整等が不要、かつ前回のトナー残量の補正を継続するべく、ステップ３１８へ移行する。

また、ステップ３０６で目標トナー送り動作カウント数ＣＢＭが「０以外」と判定（ＣＢＭ≠０？の肯定判定）されると、ステップ３０８へ移行して、目標トナー送り動作カウント数ＣＢＭと、実トナー送り動作カウント数ＣＢとに基づいて、トナー残量補正指針となるカウント比Ｐを演算する（（４）式参照）。

次のステップ３１０では、実トナー送り動作カウント数ＣＢが「０以外」か「０」かを判断する。このステップ３１０で実トナー送り動作カウント数ＣＢが「０」と判定（ＣＢ≠０？の否定判定）されると、ステップ３１２へ移行して、前回のトナー残量の補正送り動作カウント数ＣＢＨをクリア（ＣＢＨ←０）し、ステップ３１８へ移行する。

また、ステップ３１０で実トナー送り動作カウント数ＣＢが「０以外」と判定（ＣＢ≠０？の肯定判定）されると、ステップ３１４へ移行して、補正係数Ｃを決定する処理を実行する（詳細は、図９のフローチャートで説明）。

このステップで補正係数Ｃが決定すると、ステップ３１６では、この補正係数を実トナー送り動作カウント数ＣＢに乗算して、補正送り動作カウント数ＣＢＨを得て（（５）式参照）、ステップ３１８へ移行する。

ステップ３１８では、得られた補正送り動作カウント数ＣＢＨを、現時点で記憶素子チップ８１に記憶されている前回トータルカウント数ＣＴＺに加算することで、記憶素子チップ８１に新たな前回トータルカウント数ＣＴＺとして更新記憶する。

ここで、新たに更新される前回トータルカウント数ＣＴＺは、現時点までのトナー総消費量に相当するため、この新たに更新される前回トータルカウント数ＣＴＺに基づき、トナーの補給の要否を判定することができる。

そこで、本実施の形態では、このトナーの補給の要否の内、「トナー補給要」のときに、報知部２８４（図7参照）を制御して、ＧＵＩ２２０にトナーを補給する旨のメッセージを表示する。

なお、このメッセージ表示においては、トナー補給必要度合いを段階的に設定し、例えば、「まもなくトナーが無くなります補給の準備をして下さい」→「トナーが残り僅かです交換して下さい」→「トナーが不足しています。印刷ができない場合があります」→「トナーがありません。印刷を中止します」といったようにメッセージを段階的に表示するようにしてもよい。

図９は、前記図８のステップ３１４における補正係数Ｃ決定処理サブルーチンである。

ステップ３２０では、まず、カウント比Ｐとして予め設定した比較値ｄｉとｓｉを読み出す（ｉは正の整数）。なお、比較値ｄｉは０＜ｄｉ＜１（すなわち、小数）であり、比較値ｓｉは１＜ｓｉ（すなわち、１を超える正の数）である。

また、読み出される比較値ｄｉの大小関係は、０＜ｄ１＜ｄ２＜・・・＜ｄｎ−＜ｄｎ＜１であり、１＜ｓ１＜ｓ２＜・・・＜ｓｎ−＜ｓｎである（表１参照）。

次のステップ３２２では、カウント比Ｐが０＜Ｐ≦ｄ１の範囲か否かが判断され、肯定判定されると、ステップ３２４へ移行して表１に基づき、補正係数ＣにＣｄ１を代入しこのルーチンは終了する。

ステップ３２２で否定判定されるとステップ３２６へ移行する。

次のステップ３２６では、カウント比Ｐがｄ１＜Ｐ≦ｄ２の範囲か否かが判断され、肯定判定されると、ステップ３２８へ移行して表１に基づき、補正係数ＣにＣｄ２を代入しこのルーチンは終了する。

ステップ３２６で否定判定されると、読み出した前記比較値ｄｉの回数に応じた回数（ｉ＝３，４，５・・・ｎ−２）分カウント比Ｐの範囲に基づく補正係数Ｃの決定処理を繰り返し、ステップ３３０へ移行する。

次のステップ３３０では、カウント比Ｐがｄｎ−１＜Ｐ≦ｄｎの範囲か否かが判断され、肯定判定されると、ステップ３３２へ移行して表１に基づき、補正係数ＣにＣｄｎ−１を代入しこのルーチンは終了する。

ステップ３３０で否定判定されるとステップ３３４へ移行する。

次のステップ３３４では、カウント比Ｐがｄｎ＜Ｐ＜１の範囲か否かが判断され、肯定判定されると、ステップ３３６へ移行して表１に基づき、補正係数ＣにＣｄｎを代入しこのルーチンは終了する。

ステップ３３４で否定判定されるとステップ３３８へ移行する。

次のステップ３３８では、カウント比ＰがＰ＝１か否かが判断され、肯定判定されると、ステップ３４０へ移行して表１に基づき、補正係数Ｃに「１」を代入しこのルーチンは終了する。

ステップ３３８で否定判定されるとステップ３４２へ移行する。

次のステップ３４２では、カウント比Ｐが１＜Ｐ≦ｓ１の範囲か否かが判断され、肯定判定されると、ステップ３４４へ移行して表１に基づき、補正係数ＣにＣｓ１を代入しこのルーチンは終了する。

ステップ３４２で否定判定されるとステップ３４６へ移行する。

次のステップ３４６では、カウント比Ｐがｓ１＜Ｐ≦ｓ２の範囲か否かが判断され、肯定判定されると、ステップ３４８へ移行して表１に基づき、補正係数ＣにＣｓ２を代入しこのルーチンは終了する。

ステップ３４６で否定判定されると、読み出した前記比較値ｓｉの回数に応じた回数（ｉ＝３，４，５・・・ｎ−２）分カウント比Ｐの範囲に基づく補正係数Ｃの決定処理を繰り返し、ステップ３５０へ移行する。

次のステップ３５０では、カウント比Ｐがｓｎ−１＜Ｐ≦ｎの範囲か否かが判断され、肯定判定されると、ステップ３５２へ移行して表１に基づき、補正係数ＣにＣｓｎ−１を代入しこのルーチンは終了する。また、否定判定されると、ステップ３５４へ移行して表意１に基づき、補正係数ＣにＣｓｎを代入してこのルーチンは終了する。

上記制御において、像密度が定常状態（例えば、文字画像の場合の一例として、図１０（Ｂ）に示す像密度８．８％）では、プリント比Ｐに基づいて線形的な関係である補正係数Ｃを得て、補正することで、動作目標量と実動作量とがほぼ一致するが、像密度が極端に低い状態（例えば、図１０（Ａ）に示す像密度０．７％）では、プリント比Ｐに基づく補正係数Ｃをプリント比Ｐと同じく補正しない数値（Ｃ＝１）とすることで、動作目標量と実動作量との間に誤差（実動作量の数値の方がトナー消費が多い傾向）が生じる。

しかし、このときの動作目標量は、所謂「かぶり」分が考慮されていないので、この動作目標量に合わせる補正を実行すると（図１０（Ａ）の鎖線参照）、トナーがない状態でトナーが残っているという最悪の判断をしかねない。

そこで、本実施の形態では、像密度が極端に低いときに限り、意図的に動作目標量に対して、トナー消費が多い傾向の結果を出すことで、前記最悪の事態を回避する。

なお、本実施の形態に係る画像形成装置１０は一例であり用紙Ｐに順次各色の画像を重ね合わせる構成ではなく、一旦中間転写体（中間転写ベルト、中間転写ドラム）に各色の画像を重ねて転写した後（一次転写）、二次転写で用紙Ｐに転写する構成であってもよい。

また、現像装置がロータリー式で、単一の感光体ドラムに時系列で各色の静電潜像を形成し、現像し、用紙Ｐへ転写する構成であってもよい。

本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 図１に示す画像形成装置のプロセスカートリッジの概略構成図である。 （Ａ）は図２に示すプロセスカートリッジのアジテータの構成を示す概略図、（Ｂ）は図３（Ａ）のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線断面図である。 図２に示すプロセスカートリッジの現像ユニットの構成を示す概略図である。 制御コンピュータのハード構成を示すブロック図である。 像密度の異なる画像における、実トナー供給動作パルス数と目標トナー供給動作パルス数のカウント比Ｐの分布割合特性図である。 制御コンピュータで実行されるトナー残量認識制御のための機能ブロック図である。 制御コンピュータにおけるトナー残量認識制御のメインルーチンを示すフローチャートである。 補正係数Ｃ決定処理サブルーチンを示す制御フローチャートである。 横軸を総画素カウント数、縦軸を補正済み動作量としたときの動作目標（実線）に対する特性図であり、（Ａ）は図６（Ａ）に示した像密度７％時、（Ｂ）は図６（Ｆ）に示した像密度８．８％時である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１４（１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ） プロセスカートリッジ（画像形成手段）
１６ 感光体ドラム
３４ 露光ユニット（画像形成手段）
４４ 搬送ベルトユニット
５６ 定着ローラ
６０ 排紙トレイ
６２ 感光体カートリッジ
６４ 現像装置
６６ 制御コントローラ
６８ 電源部
８１ 記憶素子チップ
２５０ 前回トータルカウント数ＣＴＺ読出部
２５２ 今回トータルカウント数ＣＴＫ認識部
１０５ パルスジェネレータ
２５４ 実トナー送り動作カウント数ＣＢ演算部（現像剤実送出量演算手段）
２５６ 前回トータル画素数ＰＴＺ読出部
２５８ 今回トータル画素数ＰＴＺ読出部
２６０ 画像形成処理稼働履歴データ記憶部
２６２ 画素数ＰＢ演算部
２６４ 目標トナー送り動作カウンタ数ＣＢＭ演算部（現像剤目標送出量演算手段）
２６６ 目標トナー送り動作カウンタ数ＣＢＭ演算部
２６８ ＣＢＭ値判定部
２７０ カウント比Ｐ演算部
２７２ 補正実行可否判定部（禁止手段）
２７４ 補正係数Ｃ抽出部（補正手段）
２７６ カウント比Ｐ−補正係数Ｃ相関テーブルデータ記憶部
２７８ 補正トナー送り動作カウント数ＣＢＨ演算部（補正手段）
２８０ 前回トータルカウント数ＣＴＺ累積演算部（現像剤残量演算手段）
２８２ 前回トータルカウント数ＣＴＺ更新記憶実行部
２８４ 報知部

Claims (7)

1. 画像データに基づいて、搬送機構を駆動することによって現像剤を現像剤貯留部から現像部へ送り込み、当該現像剤が像保持体上に転写されることで像を形成する画像形成手段と、
   前記搬送機構の駆動状態に基づいて現像剤の現像部への実送出量を演算する現像剤実送出量演算手段と、
   前記画像データに基づいて現像剤の目標送出量を演算する現像剤目標送出量演算手段と、
   前記現像剤実送出量演算手段の演算による実送出量と、前記現像剤目標送出量演算手段の演算による目標送出量との差分が減少する傾向に、前記現像剤実送出量演算手段の演算結果を補正する補正手段と、
   前記補正手段で補正した結果に基づいて、現像剤貯留部の残量を演算する現像剤残量演算手段と、
   前記現像剤実送出量演算手段の演算による実送出量と、前記現像剤目標送出量演算手段の演算による目標送出量との差分が予め設定した数値を超えた場合に、前記補正手段による補正の実行を禁止する禁止手段と、
   を有する画像形成装置。
2. 画像データに基づいて、搬送機構を駆動することによって現像剤を現像剤貯留部から現像部へ送り込み、当該現像剤が像保持体上に転写されることで像を形成する画像形成手段と、
   前記搬送機構の駆動状態に基づいて現像剤の現像部への実送出量を演算する現像剤実送出量演算手段と、
   前記画像データに基づいて現像剤の目標送出量を演算する現像剤目標送出量演算手段と、
   前記現像剤実送出量演算手段の演算による実送出量と、前記現像剤目標送出量演算手段の演算による目標送出量との差分を求め、この差分が予め画像形成される像密度に基づいて設定される数値未満の場合には当該差分が減少する傾向に前記現像剤実送出量演算手段の演算結果を補正すると共に、前記差分が予め画像形成される像密度に基づいて設定される数値以上の場合には前記実送出量が多くなる傾向に前記現像剤実送出量演算手段の演算結果を補正する補正手段と、
   前記補正手段で補正した結果に基づいて、現像剤貯留部の残量を演算する現像剤残量演算手段と、
   を有する画像形成装置。
3. 前記像密度に基づいて設定される数値に相当する差分が、前記現像部の帯電量の変化に伴う像保持体上の非現像領域への転写に起因する現像剤消費量の存在の有無を判定するしきい値であることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記補正手段の1回の補正量が制限されることを特徴とする請求項1〜請求項３の何れか１項記載の画像形成装置。
5. 前記補正手段による補正の機会が、予め設定した画像形成処理量毎であることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項記載の画像形成装置。
6. 画像データに基づいて、搬送機構を駆動することによって現像剤を現像剤貯留部から現像部へ送り込み、当該現像剤が像保持体上に転写されることで像を形成する場合に、
   前記搬送機構の駆動状態に基づいて現像剤の現像部への実送出量を演算し、
   前記画像データに基づいて現像剤の目標送出量を演算し、
   前記実送出量と前記目標送出量との差分が減少する傾向に、前記実送出量を補正し、
   補正した結果に基づいて、現像剤貯留部の残量を演算すると共に、
   前記実送出量と前記目標送出量との差分が予め設定した数値を超えた場合に、前記補正の実行を禁止させることを、
   コンピュータに実行させることを特徴とする現像剤残量認識プログラム。
7. 画像データに基づいて、搬送機構を駆動することによって現像剤を現像剤貯留部から現像部へ送り込み、当該現像剤が像保持体上に転写されることで像を形成する場合に、
   前記搬送機構の駆動状態に基づいて現像剤の現像部への実送出量を演算し、
   前記画像データに基づいて現像剤の目標送出量を演算し、
   前記実送出量と前記目標送出量との差分を求め、この差分が予め画像形成される像密度に基づいて設定される数値未満の場合には当該差分が減少する傾向に前記現像剤実送出量演算手段の演算結果を補正すると共に、前記差分が予め画像形成される像密度に基づいて設定される数値以上の場合には前記実送出量が多くなる傾向に前記現像剤実送出量演算手段の演算結果を補正し、
   前記補正した結果に基づいて、現像剤貯留部の残量を演算することを、
   コンピュータに実行させることを特徴とする現像剤残量認識プログラム。

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