JP2014059438A - 画像形成装置、画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】現像ユニットが交換された場合にトナー容器のトナー残量の推定精度を向上させる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】画像形成装置が、現像剤容器２２と、現像ユニットへ現像剤を補給する現像剤補給手段５１と、現像剤により画像を現像する交換可能な現像ユニット２と、現像ユニット内の現像剤が所定量より多いことを検知する現像剤検知手段４３と、現像剤消費量を算出する消費量算出手段３９と、現像剤消費量の累積値を算出する累積消費量算出手段５３と、現像剤消費量により現像剤残量を更新する現像剤残量算出手段５４と、現像ユニットの交換を検知する現像ユニット交換検知手段５０と、現像ユニット交換検知手段が現像ユニットが交換されたことを検知した場合、ユニット残量の交換前後の差を算出する現像剤差分算出手段５４１と、現像剤残量算出手段が算出した現像剤残量を差により補正する現像剤残量補正手段５４２と、を有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

画像データに基づき感光体を露光して現像剤にて現像することで画像を形成する画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、トナーを用紙に定着させて画像を形成する。トナーは消耗品なのでユーザなどがトナー容器（又はトナーカートリッジ）毎、交換することでトナーが補充される。トナー残量が少なくなった状態で印刷すると画像品質が低下し無駄な印刷を行うおそれがあるためトナー残量を推定する技術が知られている。

例えば、トナー容器にセンサを取り付けたり、画像形成装置にトナー容器の重量や残量を監視するセンサを配置することが考えられている。

また、センサを用いずにトナー残量を検知する技術も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、画像のドット数をカートリッジ毎に積算して、カートリッジがニアエンプティーになることを予測する画像形成装置が開示されている。

しかしながら、従来の方法ではいずれも、ユーザなどが現像ユニットを交換した場合に、トナー残量の正確な算出が困難になるという問題がある。

図１は、トナー容器と現像ユニットの側面図の一例である。トナー容器の下部に現像ユニットがあり、トナー容器のトナーは適量ずつ現像ユニットに補給され、現像ユニットから感光体に現像されることで消費される。現像ユニットは、感光体を中心とするいくつかのローラを有しており、印刷を繰り返すことで摩耗や劣化が生じるため、所定のページ数が印刷されるとサービスマンなどにより交換される。

この現像ユニットの交換時、交換前の（旧品の）現像ユニットにはトナーが残っている。また、新品の現像ユニットにも交換による損失を補うなどの理由のためトナーがすでに封入されている。

旧品の現像ユニットのトナー量と新品の現像ユニットのトナー量は一致しない場合がほとんどなので、現像ユニットの交換によりトナー残量に誤差が生じてしまう。例えば、表示されるトナー残量よりも早くトナーがなくなったり、トナーがあるのにトナーがニアエンプティであると表示したりする。

トナー容器と現像ユニットを一緒に交換した場合は、新品の現像ユニットに封入されているトナー量が明らかなので、交換によるトナー残量の誤差は生じない。すなわち、トナー容器を交換せずに現像ユニットのみ交換された場合、トナー容器のトナー残量の正確な算出が困難になってしまう。

本発明は、上記課題に鑑み、現像ユニットが交換された場合にトナー容器のトナー残量の推定精度を向上させる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、画像データに基づき感光体を露光して現像剤にて現像することで画像を形成する画像形成装置であって、現像剤を収容した交換可能な現像剤容器と、前記現像剤容器から現像ユニットへ現像剤を補給する現像剤補給手段と、前記現像剤により画像を現像する交換可能な前記現像ユニットと、前記現像ユニット内の現像剤が所定量より多いことを検知する現像剤検知手段と、現像による現像剤消費量を画像データから算出する消費量算出手段と、前記現像剤容器から現像ユニットへ現像剤を補給した時を基準とする、前記現像剤消費量の累積値を算出する累積消費量算出手段と、前記消費量算出手段が推定した前記現像剤消費量を、記憶している前記現像剤容器内の現像剤残量から減じて前記現像剤残量を更新する現像剤残量算出手段と、前記現像ユニットが交換されたことを検知する現像ユニット交換検知手段と、前記現像ユニット交換検知手段が現像ユニットが交換されたことを検知した場合、前記現像ユニット内の現像剤の残量であるユニット残量の交換前後の差を算出する現像剤差分算出手段と、前記現像剤残量算出手段が算出した前記現像剤残量を、前記差により補正する現像剤残量補正手段と、を有することを特徴とする。

現像ユニットが交換された場合にトナー容器のトナー残量の推定精度を向上させる画像形成装置を提供することができる。

トナー容器の断面図の一例である。 本実施形態の画像形成装置のトナー残量の推定方法の概略を説明する図の一例である。 画像形成装置の概略構成図の一例である。 画像形成装置のハードウェア構成図の一例である。 現像ユニットトナー検知センサの一例を示す図である。 画像形成装置の機能ブロック図の一例である。 画像処理ＩＣによるトナー消費量の求め方を説明する図の一例である。 スキュー補正について説明する図の一例である。 トナー容器の累積トナー消費量（Ｘ軸）とユニット残量（Ｙ軸）の関係を示したグラフ図の一例である。 トナー容器の累積トナー消費量（Ｘ軸）とユニット残量（Ｙ軸）の関係を示したグラフ図の一例である。 画像形成時のトナー残量の算出手順を示すフローチャート図の一例である。 現像ユニット交換検知部が現像ユニットが交換されたか否かを検知する手順を示すフローチャート図の一例である。 現像ユニット交換検知部が新品の現像ユニットへの交換を検知した際に、トナー残量算出部がトナー残量を算出する手順を示すフローチャート図の一例である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。しかしながら、本発明の技術的範囲が、本実施の形態に限定されるものではない。

図２は、本実施形態の画像形成装置のトナー残量の推定方法の概略を説明する図の一例である。
（１）交換前の現像ユニットの状態
画像形成装置は、印刷した際のトナー消費量を算出することでトナー容器のトナー残量を計算する。現像ユニットにトナーが残っているので（図のＡ）、トナー残量はＣ＋Ａとなる。以下、区別するため、トナー容器のトナー量を「トナー残量」、現像ユニットのトナー量を「ユニット残量」という。
（２）交換時の現像ユニットのユニット残量
旧品の現像ユニットのユニット残量はＡ、新品の現像ユニットのユニット残量はＢである。しかしながら、ユニット残量Ａ、Ｂを直接、観測することはできない。
（３）そこで、画像形成装置は、現像ユニットが交換されたことを検知した場合、ユニット残量Ａとユニット残量Ｂの差Ｔ_diffを算出し、トナー残量Ｃを補正する。差Ｔ_diffは、ユニット残量の誤差なので、以下、誤差Ｔ_diffという。

誤差Ｔ_diffは、累積トナー消費量Ｔと現像ユニットへのトナー補給量Ｔ_supから算出することができる。最後のトナー補給時から次のトナー補給時までの累積トナー消費量Ｔは、最後のトナー補給量Ｔ_supと等しいはずである（補給されたトナー補給量Ｔ_supが消費されたので次のトナー補給が行われるため）。また、毎回のトナー補給量Ｔ_supはほぼ一定である。

したがって、累積トナー消費量Ｔとトナー補給量Ｔ_supの差が誤差Ｔ_diffである。トナー補給量Ｔ_supは実験的に正確な値を求めることができる。
Ｔ_diff＝累積トナー消費量Ｔ−トナー補給量Ｔ_sup
この誤差Ｔ_diffをトナー残量Ｃに反映させる。
トナー残量＝トナー残量＋Ｔ_diff
これにより、現像ユニットが交換されたことを検知し、誤差Ｔ_diffで補正することで現像ユニットだけが交換されてもトナー残量を正確に更新することができる。

〔構成例〕
図３は画像形成装置の概略構成図の一例を示す。画像形成装置１００は、主な構成部材として、露光器７、トナー容器２２Ａ〜２２Ｄ、現像ユニット２Ａ〜２Ｄ、転写ベルト１２、廃トナーボックス２３、給紙トレイ１４、用紙搬送機構２４、定着器１８、及び、排紙トレイ２５を有する。

露光器７は、光を感光体５Ａ〜５Ｄに照射して静電潜像を感光体上に形成する。露光器７は主にレーザ光源とポリコンミラーを組み合わせた方式とＬＥＤアレイを用いた方式があるが、露光方式はどのようなものでもよい。また、図はカラー画像の形成が可能なように、露光器７は４本のレーザ光が照射可能であるが、単色の画像のみが形成可能な露光器７でもよい。

露光器７は、例えばシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの各色の画像データに基づき決定された照射位置にレーザ光を照射して感光体５Ａ〜５Ｄの帯電を除去し、トナーの付着位置を決定する。

トナー容器２２Ａ〜２２Ｄは、紙面の奥向きに長手方向を有し、現像ユニット２Ａ〜２Ｄに供給されるトナーを収容している。トナー容器２２Ａ〜２２Ｄは画像形成装置１００に着脱可能に取り付けられている。トナー容器２２Ａ〜２２Ｄは、アジテータ２８Ａ〜２８Ｄ、スクリュー２９Ａ〜２９Ｄ及びトナー供給クラッチ４２Ａ〜４２Ｄを有している。アジテータ２８Ａ〜２８Ｄは紙面の奥行き方向を軸にして回転する攪拌部材又はほぐし部材である。スクリュー２９Ａ〜２９Ｄはトナー供給クラッチ４２で閉口されたトナーの補給口に向けてトナーを輸送する。トナー供給クラッチ４２は現像ユニット２Ａ〜２Ｄとトナー容器２２Ａ〜２２Ｄの補給口を開閉して、連通状態と離隔状態を切り替える。連通状態の場合に、スクリュー２９Ａ〜２９Ｄが回転することで規定の補給量が現像ユニット２Ａ〜２Ｄに補給される。

現像ユニット２Ａ〜２Ｄは、トナーを貯留すると共に感光体５Ａ〜５Ｄにトナーを付着させる現像器である。現像ユニット２Ａ〜２Ｄは、３つの供給ローラ１５Ａ〜１５Ｄを有している。現像ローラ８Ａ〜８Ｄと供給ローラ１５Ａ〜１５Ｄの表面間隔が２、３ミリ程度空いているため、現像ユニット２Ａ〜２Ｄに貯留しているトナーは供給ローラ１５Ａ〜１５Ｄより現像ローラ８Ａ〜８Ｂまで運ばれる。なお、供給ローラ１５Ａ〜１５Ｄは１個又は２個でもよく、供給ローラの代わりに攪拌部材を有していてもよい。現像ローラ８Ａ〜８Ｂの表面は、例えば導電性ウレタンゴムやシリコーンゴムで構成され、供給ローラ１５Ａ〜１５Ｄの表面は発泡ポリウレタンなどのスポンジローラで構成される。

なお、現像ローラ８Ａ〜８Ｂの軸方向に沿って、表面から所定間隔に現像ブレードが配置されている。現像ブレードは、供給ローラ１５Ａ〜１５Ｄから現像ローラ８Ａ〜８Ｂの表面上に搬送されたトナーの層厚を所定量に規制する。

感光体５Ａ〜５Ｄの周囲には、帯電ローラ６Ａ〜６Ｄ、現像ローラ８Ａ〜８Ｄ、及び、クリーニング装置９Ａ〜９Ｄ、及び、転写器１１Ａ〜１１Ｄが配置されている。帯電ローラ６Ａ〜６Ｄは感光体５Ａ〜５Ｄを一様な高電位に帯電させ、帯電された感光体５Ａ〜５Ｄに露光器７からレーザ光が照射される。レーザ光が照射された部位は低電位部の静電潜像となり、現像ローラ８Ａ〜８Ｄからトナーが付着される。感光体５Ａ〜５Ｄのトナーは転写ベルト１２に転写される。転写ベルト１２に転写された残りのトナーは、クリーニング装置９Ａ〜９Ｄにより除去される。クリーニング装置９Ａ〜９Ｄは、ブレード、トナー回収部、及び、搬送スクリューを有し、ブレードは感光体５Ａ〜５Ｄに残ったトナーを書き取りトナー回収部に回収する。搬送スクリューはトナー回収部のトナーを廃トナーボックス２３に搬送する。

転写ベルト１２は、回転駆動される二次転写駆動ローラ３と転写ベルトテンションローラ４とに巻回されたエンドレスのベルトである。各感光体５Ａ〜５Ｄには、転写ベルト１２を介して転写器１１Ａ〜１１Ｄが対にそれぞれ対向配置されている。各転写機１１Ａ〜１１Ｄは、それぞれ転写ベルト１２の内周面に当接され転写ベルト１２を各感光体５Ａ〜５Ｄの表面に接触させる。転写機１１Ａ〜１１Ｄに電圧が印加されると、電界が発生し、感光体５Ａ〜５Ｄのトナーが転写ベルト１２に転写される。

転写ベルト１２上のトナー像は二次転写ローラ１３により用紙Ｐに転写される。転写ベルト１２の紙面右側にはクリーニング装置１２１が配置されており、転写ベルト１２に残ったトナーは回収され廃トナーボックス２３に搬送される。

給紙トレイ１４は、二次転写ローラ１３と二次転写駆動ローラ３が形成する二次転写部に供給される用紙Ｐが積載される給紙手段であり、給紙トレイ１４に装備されている給紙ローラ１６が用紙Ｐを繰り出して、摩擦パッドにより１枚ずつに分離する。用紙Ｐは用紙搬送機構２４により二次転写ローラ１３、定着器１８、及び、排紙トレイ２５まで搬送される。給紙ローラ１６で搬送された用紙Ｐはレジストセンサ２７で検知され、トナー像が二次転写部に到達するタイミングまでレジストローラ１７で保持される。

レジストローラ１７は、挟み込んだ用紙Ｐを所定のタイミングで二次転写部に送り込む。二次転写ローラ１３は、二次転写駆動ローラ３と対向配置される。二次転写ローラ１３は、印刷時以外は二次転写駆動ローラ３と離間されており（又は常に接触していていもよい）、印刷時に二次転写ローラ１３を転写ベルト１２に当接させると共に二次転写電界を発生させる。これにより、用紙Ｐには二次転写部でフルカラー画像が一括転写される。

定着器１８は用紙Ｐに形成されたフルカラー画像を熱と圧力作用により用紙Ｐに定着させる。片面印刷の場合は、そのまま排紙トレイ２５に排紙される。両面印刷の場合は、排紙センサ２１により用紙Ｐの終端が通紙したことが検知されると、排紙ローラ１９が逆回転して、用紙Ｐは先頭を逆にして両面印刷給紙路２４１に搬送される。用紙Ｐは両面センサ２６により検知されると、両面ローラ２０により両面印刷給紙路２４１を搬送され、再度、二次転写部に搬送され、今度は用紙Ｐの反対面にフルカラー画像が転写される。

なお、図３の画像形成装置は、いわゆるタンデム型であるが、４サイクル方式（中間転写体に順次4色のトナー画像を重ねて転写した後，中間転写体上の4色トナー画像を1回で用紙に転写する方式）の画像形成装置でもよい。また、転写ベルト１２にフルカラー画像を転写することなく、用紙４に直接、トナー画像を形成する画像形成装置でもよい。

図４は、画像形成装置１００のハードウェア構成図の一例を示す。なお、図４において本実施形態に特徴的でない構成は図示を省略している。画像形成装置１００は、システムバス３０に接続された外部Ｉ／Ｆ３１、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、操作パネルＩ／Ｆ３５、ＮＶＲＡＭ３７、Ｉ／Ｏ３８、及び、画像処理ＩＣ３９、を有している。

ＣＰＵ３２は、ＲＯＭ３３に記憶された制御プログラム等に基づいてシステムバス３０に接続される各種デバイスとのアクセスを総括的に制御し、Ｉ／Ｏ３８を介して接続されるトナー供給モータ４１、現像ユニットトナー検知センサ４３、及び、トナー供給クラッチ４２、などの電装品の入出力を制御する。すなわち、ＲＯＭ３３には、後述するフローチャートで示されるような処理を画像形成装置１００が実現するためのプログラムなどが記憶されている。プログラムはＲＯＭ３３でなく不図示のＨＤＤ（Hard Disk Drive）に記憶されていてもよい。

ＣＰＵ３２はＲＯＭ３３に記憶されているプログラムを実行するほか、外部Ｉ／Ｆ３１を介してホストコンピュータなどの外部装置（図示せず）との通信処理が可能となっている。

ＲＡＭ３４はＣＰＵ３２の主メモリ、ワークエリア等として機能するランダムアクセスメモリであり、記録データの展開領域、環境データ格納領域等に用いられる。

ＮＶＲＡＭ３７は各色毎に用意されており、ＮＶＲＡＭ（Ｋ）３７はブラックのトナー容器２２Ａに、ＮＶＲＡＭ（Ｃ）３７はシアンのトナー容器２２Ｂに、ＮＶＲＡＭ（Ｍ）はマゼンダのトナー容器２２Ｃに、ＮＶＲＡＭ（Ｙ）３７はイエローのトナー容器２２Ｄに、それぞれ搭載されている。ＮＶＲＡＭ３７には各トナー容器２２Ａ〜２２Ｄのトナー残量などの情報が記録される。

操作パネルＩ／Ｆ３５は、操作パネル３６とＣＰＵ３２とのインタフェースである。操作パネル３６にソフトキーや設定条件を表示し、ユーザによる操作パネル３６への入力を受け付け、表示内容を更新する。また、設定条件をＣＰＵ３２に通知する。

Ｉ／Ｏ３８は、入出力インタフェースであり、各種の周辺機器を接続することができる。Ｉ／Ｏ３８は複数あるが図示を省略している、又は、Ｉ／Ｏ３８にマルチプレクサを介して周辺機器が接続されている。Ｉ／Ｏ３８には、トナー供給モータ４１、各色のトナー供給クラッチ４２、及び、各色の現像ユニット２Ａ〜２Ｄの現像ユニットトナー検知センサ４３が接続されている。

ＣＰＵ３２がトナー供給モータ４１を駆動させると、上記のアジテータ２８Ａ〜２８Ｄ及びスクリュー２９Ａ〜２９Ｄが回転する。また、ＣＰＵ３２は各トナー供給クラッチ４２をＯＮにすることで、トナー容器２２Ａ〜２２Ｄと現像ユニット２Ａ〜２Ｄを選択的に連通状態にする。また、ＣＰＵ３２は所定のタイミングで現像ユニットトナー検知センサ４３にトナー残量を検知させ、トナー残量を監視する。

画像処理ＩＣ３９は、コントローラ４０から画像データを受け取り、露光部７に画像データを送信する。コントローラ４０は、ネットワークカードなどを介してＰＣ（Personal Computer）と接続されており、ＰＣからＰＤＬ（Page Description Language）データを受け取り、一般的な画像処理を行ってページ単位のラスタデータに変換する。すなわち、ＰＤＬで記述された文字、グラフィック、イメージ（写真）を分離し、色変換（ＲＧＢ→ＣＭＹＫ）を行い、それぞれに適した色変換、スクリーン（文字とグラフィックは解像度、イメージは高階調）でラスタデータに変換する。

画像処理ＩＣ３９は、コントローラ４０から受け取った画像データから１ページあたりのトナー消費量を算出し、算出したトナー消費量を、システムバス３０を介してＣＰＵ３２に通知する。

〔ユニット残量の検知〕
現像ユニットトナー検知センサ４３が、ユニット残量が一定値未満か否かを検知する方法としては、例えば、以下のような方法がある。
図５（ａ）は、現像ユニットトナー検知センサ４３の一例を示す図である。現像ユニット２Ａ〜２Ｄに、予め、光を透過させる透過窓４３１、４３２を対向するように２つ設けておく。現像ユニットトナー検知センサ４３は、発光素子４３３と受光素子４３４を有し、発光素子４３３は透過窓４３１の外側に、受光素子４３４は透過窓４３２の外側に配置される。

ユニット残量が一定値未満の場合、発光素子４３３の光は透過窓４３１を透過して現像ユニット内を直進して、反対側の透過窓４３２を透過し受光素子４３４にて受光される。ユニット残量が一定値より多い場合、発光素子４３３の光は透過窓４３１を透過して現像ユニット内を直進する際、トナーにより吸収されるので、反対側の透過窓４３２まで到達しない。したがって、受光素子４３４が光を検知するか否かにより、現像ユニット内のユニット残量が一定値未満か否かを判定できる。現像ユニット内のユニット残量が一定値未満になったことを「現像ユニットトナー検知センサＯＦＦ」、一定値より多いことを「現像ユニットトナー検知センサＯＮ」と称す。

現像ユニットトナー検知センサＯＦＦの検知精度を高めるために、トナーの色により発光部の光量を調整することが有効である。また、受光部のセンサ値をアナログ値のまま処理するのでなく、Ａ／Ｄ変換した値を用いることも有効である。

図５（ｂ）は、現像ユニットトナー検知センサ４３の一例を示す図である。図５（ｂ）では振動素子４３５によりユニット残量が一定値未満であることを検出してもよい。振動素子４３５は、例えばＭＥＭＳで形成され、常に微小振動している。振動片の変位量は障害物により制限されるので、振動片を現像ユニット内の所定の高さに設置しておくことで、トナーが該高さまであるか否かを判定できる。

画像形成装置１００は、現像ユニットトナー検知センサ４３により現像ユニットトナー検知センサＯＦＦが検知されると、個別にトナー容器２２Ａ〜２２Ｄから現像ユニット２Ａ〜２Ｄにトナーを補給する。

〔機能ブロック図〕
図６は、画像形成装置１００の機能ブロック図の一例を示す。ＣＰＵ３２はＲＯＭ３３に記憶されたプログラムを実行して図示する機能を実現する。図示する機能はトナー容器２２Ａ〜２２Ｄのトナー残量の検知に関する機能であり、その他の機能は省略されている。画像形成装置１００は、トナー残量算出部５４、累積消費量算出部５３、現像ユニット内トナー検知部５２、トナー補給部５１、現像ユニット交換検知部５０、及び、記憶部５５を有している。記憶部５５は、例えばＮＶＲＡＭ３７を実体としている。

トナー残量算出部５４は、画像処理ＩＣ３９から１ページ分のトナー消費量を受け取り、トナー容器２２Ａ〜２２Ｄの残量を算出する。算出したトナー残量は、記憶部５５にトナー残量として記録される。交換直後のトナー容器２２Ａ〜２２Ｄのトナー量（初期値）は予め決まっているので、トナー消費量が分かればトナー残量を求めることができる。トナー残量の算出については、図１１〜１３のフローチャート図で詳細に説明する。

現像ユニット交換検知部５０は、現像ユニット２Ａ〜２Ｄが交換されたか否かを検知する。なお、交換には旧品から新品の交換だけでなく、旧品から旧品の交換（臨時に使い回すような場合）がある。交換検知されたという情報は、トナー残量算出部５４に通知され、トナー残量を計算するために用いられる。現像ユニット２Ａ〜２Ｄの交換検知については図１２，１３のフローで詳細を記載する。

現像ユニット内トナー検知部５２は、現像ユニットトナー検知センサ４３を用いてユニット残量が一定値未満か否かを検知する。例えば１つのジョブが終わる毎、一定時間毎、又は、一定ページ数の印刷毎、などの定められたタイミングで現像ユニットトナー検知センサ４３にユニット残量が一定値未満か否かを検出させる。

現像ユニットトナー検知センサ４３が現像ユニットトナー検知センサＯＦＦを検知した場合、現像ユニット内トナー検知部５２はそれをトナー補給部５１に通知する。

トナー補給部５１は、トナー容器２２Ａ〜２２Ｄから現像ユニット２Ａ〜２Ｄにトナーを供給するために、トナー供給モータ４１、及び、各トナー供給クラッチ４２を制御し、一定量のトナー補給量Ｔ_supだけトナー容器２２Ａ〜２２Ｄから現像ユニット２Ａ〜２Ｄにトナーを補給する。トナーの補給量Ｔ_supは、連通状態におけるスクリュー２９Ａ〜２９Ｄの回転の持続時間により制御され、トナー補給部５１は一定量の補給量Ｔ_supのトナーが補給されるように、トナー供給モータ４１及び各トナー供給クラッチ４２を制御する。

〔トナー消費量の求め方〕
図７は、画像処理ＩＣ３９によるトナー消費量の求め方を説明する図の一例である。画像処理ＩＣ３９は、自身が持つラインメモリから画像データを読み出して、画素毎にトナー消費量を算出する。

図示するように、注目画素Ａを中心に５×５のマトリクスデータを生成する。つまり、ラインメモリから読み出した画像データから、主走査方向に５画素、副走査方向に５画素の濃度を抽出し、その中心の画素Ａに注目する。なお、濃度データのγ変換は露光手段（レーザ又はＬＥＤアレイ等）の特性に応じて予め行っておく。

また、注目画素Ａ、注目画素Ａに隣接した参照画素Ｂ〜Ｉ、及び、１画素を置いて隣接した参照画素Ｊ〜Ｙそれぞれに重み付け係数を設定しておき、注目画素Ａの合計光量を算出する。光量は、視覚的な濃淡を計算するという意味であり、トナーの濃度と同等の意味である。濃度と重みは［a:b］で表されている。例えば［3:0］は全体で０bit〜3bitの４bitの数値であることを意味している。したがって、左側の数字が大きい方が重み付けが大きい。

重み付け係数は、注目画素Ａを挟んで点対称な関係にある参照画素同士（例えば、ＢとＦ、ＣとＧ、ＤとＨ、ＥとＩ、ＪとＲ、ＫとＳ、ＬとＴ、ＭとＵ、ＮとＶなど）では共通の値を用いる。注目画素Ａの重み付け係数はmainで表し、参照画素の重み付け係数はref1_n又はref2_nで表す（ｎは識別番号）。ref1_n＞ref2_nである。また、画素を識別するアルファベットは、そのままその画素の濃度を表している。
注目画素Ａの光量 ＝ A*main + (C+G)*ref1_1 + (E+I)*ref1_2 + (B+D+F+H)*ref1_3 + (L+T)*ref2_1 + (P+X)*ref2_2 + (K+M+S+U)*ref2_3 + (O+Q+W+Y)*ref2_4 + (J+N+R+V)*ref2_5 …（１）
注目画素Ａの濃度だけでなく参照画素の濃度を考慮に入れるのは、注目画素に対する露光が周囲の画素にも影響するためである。また、影響は注目画素Ａに近いほど大きく、点対称な位置では同程度になるので、上式（１）のように算出できる。したがって、このように注目画素Ａだけでなく参照画素の光量を考慮することで、正確なトナー消費量を算出できる。なお、５×５の画素を参照画素とするのは一例であって、露光が影響する画素の範囲と計算負荷を考慮して決定すればよい。

画像処理ＩＣ３９は、光量からトナー消費量を求める換算式ｆ（Ａの光量）を有している。換算式ｆはＡの光量に対する一次式である。
トナー消費量の換算値 ＝ｆ（Ａの光量）
ところで、トナーが現像される量（用紙に付着する量）は感光体５Ａ〜５Ｄを露光するレーザやＬＥＤの光量に比例するが、ある光量レベル（上限値）で飽和し、それ以上は光量を大きくしても現像量は変化しない。そこで、算出したＡの光量に対し飽和処理を行う。
Ａの光量 ≦ 上限値 の場合 → トナー消費量の換算値 ＝ｆ（Ａの光量）
Ａの光量 ＞ 上限値 の場合 → トナー消費量の換算値 ＝ｆ（上限値）
さらに、注目画素Ａの光量から算出されるトナー消費量の換算値から、注目画素Ａの光量の一定量のオフセット値に相当する分だけ減算する。これは、注目画素Ａの光量とトナーの現像量の関係を考慮したもので、オフセットにより実際にトナーが現像される現像量に近づけることができる。なお、減算結果がマイナスの場合には結果をゼロとする。

以上から、トナー消費量の換算値は以下のように求められる。
(i) 式（１）を用いてＡの光量を算出する
(ii) 飽和処理を行うと共に、換算式ｆを使って１画素あたりのトナー消費量の換算値を求める
(iii) 「トナー量の換算値 − オフセット値」を算出する
画像処理ＩＣ３９は、１ページの全画素に以上の計算を行う。例えば、注目画素Ａの後、右に隣接したＥに対して行い、その次にＰに対して行う。また、１ページはＣＭＹＫに分解されているので、ＣＭＹＫ毎に１ページ内の全画素に対して行う。ＣＭＹＫ毎にトナー消費量の換算値を合計することで、１ページ分の、ＣＭＹＫのトナー消費量換算値の合計が得られる。なお、周辺画素が画像領域外になった場合、周辺画素を光量ゼロの画素として扱う。

＜スキュー補正の考慮の必要性について＞
上記の計算方法は露光手段に応じて適正化されているので、露光手段に応じて変更することで精度の高いトナー消費量を算出することができる。

露光部７がレーザと回転体（ポリゴンミラー）による走査型の場合は、濃度を用いて消費量を計算することで、精度の高い消費量を算出できる。これに対し、露光部７がＬＥＤを採用したライン型の露光手段(ラインヘッド)の場合、ライン上に配置された発光素子がうねっている。このため、ライン型の露光手段の場合、スキュー補正されることが多い。

図８（ａ）はラインヘッド７１の概略斜視図の一例を示している。ラインヘッド７１Ａ〜７１Ｄでは、主走査方向にＬＥＤがライン状に配置されている。図８（ｂ）は印字対象の画像データを模式的に示す図の一例である。図の水平方向が主走査方向を、垂直方向が副走査方向である。仮にスキュー補正せずに図８（ｂ）の画像データを印字した場合、ラインヘッドがスキューしているため、画像はスキューする。図８（ｃ）はスキュー補正せずに印字された画像である。

このような画像のスキューを補正するために、スキュー補正では、図８（ｄ）に示すように、ラインメモリから読み出される画像データの順番が、主走査方向１画素に対し副走査方向に１画素シフトされる（画素１の次に２を読み出すのでなく、１の次に６、その次に２、その次に１１という順番になる）。何画素毎に副走査方向に１画素シフトするかはラインヘッドのスキューの程度により変わってくる。

スキュー補正することで、図８（ｄ）の画像データが印刷されると画像は、スキューしない画像となる。図８（e）はスキュー補正後に印字された画像である。

ここで、図８（ｄ）のスキュー補正した画像データの画素１３に注目した場合、トナー消費量の算出には図８（ｆ）に示す枠内の画素の濃度が用いられる。しかし、実際に印刷される画像は図８（ｅ）の画像なので、画素１３に隣接する画素が図８（ｆ）と図８（ｅ）で変わってしまう。例えば、図８（ｆ）では注目画素１３に隣接した参照画素が画素１２，８，４，９，１４，１８，２２，１７なのに対し、図８（ｅ）では参照画素は７，８，９，１４，１９，１８，１７，１２である。

このように、実際に印刷される画素の配置は、図８（ｅ）のスキュー補正前の画像データと同じであるため、画像形成装置がライン型の露光手段の場合、スキュー補正する前の画像データに対し、トナー消費量を算出することが好適である。これにより、露光部７がＬＥＤアレイの場合でも、トナー消費量の精度が低下することを抑制できる。

〔現像ユニットの交換によるトナー残量の誤差Ｔ_diff〕
図９は、トナー容器の累積トナー消費量（Ｘ軸）とユニット残量（Ｙ軸）の関係を示したグラフ図の一例である。実線は実際のユニット残量を示し（現像ユニットが交換されたために垂直に増減する）、点線は現像ユニット２Ａ〜２Ｄが交換されていない場合のユニット残量を示す。

累積トナー消費量〔ｇ〕はトナー消費量を累積したものなので、印刷により常に増加する（図１１〜１３の累積消費量Ｔｃは、トナー容器から現像ユニットへのトナー補給によりいったんゼロになる。）。これに対し、縦軸のユニット残量〔ｇ〕は、トナー消費量に比例して減少する場合（左斜め上の直線で表される）、トナー補給により増大する場合（Ｔ_supが添えられたＸ軸に垂直な直線で表される）、及び、現像ユニット２Ａ〜２Ｄの交換により増減する場合（現像ユニット交換と記されたＸ軸に垂直な直線で表される）、とがある。なお、図９は現像ユニットの交換によりユニット残量が増大した場合を示す。

現像ユニットトナー検知センサ４３が現像ユニットトナー検知センサＯＦＦを検知した時の累積トナー消費量Ｔ１では、トナー容器２２Ａ〜２２Ｄから現像ユニット２Ａ〜２Ｄにトナーが補給され、「トナー補給後の現像ユニット内トナー量」まで増大する。現像ユニットトナー検知センサ４３が現像ユニットトナー検知センサＯＦＦを検知するユニット残量は一定であり、補給量Ｔ_supも一定である。したがって、「トナー補給後の現像ユニット内トナー量」も一定である。

その後、累積トナー消費量が増加するに従い、再び、ユニット残量が比例して減少する。現像ユニットトナー検知センサ４３がＯＦＦを検知する前に、現像ユニット２Ａ〜２Ｄのみが交換された場合、交換前後でユニット残量が変化する（図では大きくなっている）。このため、現像ユニットトナー検知センサ４３がＯＦＦを検知するタイミングが変化する。図では変更前のユニット残量がＰＴａ、変更後のユニット残量がＰＴｂとなっている。ＰＴａとＰｔｂの差が誤差Ｔ_diffであるが、現像ユニットトナー検知センサ４３は、現像ユニット内のトナー量を数値として測定できないため、ＰＴａ、ＰＴｂ及びＴ_diffを測定できない。

そこで、トナー残量算出部５４は、現像ユニットトナー検知センサ４３が現像ユニットトナー検知センサＯＦＦを検知するタイミングが変わることを利用して、誤差Ｔ_diffを算出する。

現像ユニットの交換後、累積トナー消費量が増加すると現像ユニットトナー検知センサ４３が現像ユニットトナー検知センサＯＦＦを検知し、累積トナー消費量Ｔ２において２回目のトナーの補給が行われる。１回目のトナー補給から２回目のトナー補給までの累積トナー消費量は現像ユニット２Ａ〜２Ｄの交換がなければＴ_supと等しいはずなので、１回目のトナー補給から２回目のトナー補給までの累積トナー消費量と補給量Ｔ_supとの差が、誤差Ｔ_diffである。したがって、１回目のトナー補給までの累積トナー消費量をＴ１、２回目のトナー補給までの累積トナー消費量をＴ２とすると、誤差Ｔ_diffは以下の式で算出できる。
Ｔ_diff(g)＝Ｔ２−Ｔ１−Ｔ_sup
Ｔ１、Ｔ２は、上述したトナー消費量の算出方法で求められている。１回の補給量Ｔ_supは、補給時間t〔ｓ〕と単位時間あたりの補給量ｄＳ〔ｇ／ｓ〕を用いて以下の式で算出することができる。
Ｔ_sup＝t×dS
ｄＳは、前回の補給時間と補給してからの現像ユニットトナー検知センサ４３が現像ユニットトナー検知センサＯＦＦを検知するまでのトナー消費量を利用することで精度を上げる事ができる（現像ユニットが交換されていない場合、Ｔ２-Ｔ１＝Ｔ_supなので、Ｔ２-Ｔ１を補給時間ｔで割ればｄＳが求められる）。

算出した誤差Ｔ_diffをトナー残量に加えれば、現像ユニット２Ａ〜２Ｄの交換分を反映し、トナー残量を正確に算出できる。

なお、誤差Ｔ_diffをトナー残量に一度に反映すると、トナー残量が急に変化することになる。場合によっては、操作パネル上のトナー残量が急に増加することになるため、ユーザが困惑する恐れがある。このため、本実施形態では、トナー残量算出部５４は、画像形成によるトナー消費毎に誤差Ｔ_diffを反映する。すなわち、補給してからのトナー消費量がＴ_sup以上となった時に誤差Ｔ_diffをトナー残量に加えるようなことをしない。詳細は、トナー残量更新フローにて説明する。

図１０は、図９と同様のグラフ図の一例を示す。図１０では、現像ユニット２Ａ〜２Ｄを交換することで、変更前のユニット残量がＰＴａよりも変更後のユニット残量がＰＴｂの方が小さくなっている。

この場合、点線で示した現像ユニット２Ａ〜２Ｄが交換されていない場合に現像ユニットトナー検知センサ４３が現像ユニットトナー検知センサＯＦＦを検知するタイミングよりも前に、２回目のトナー補給が行われる（累積トナー消費量がＴ２となる）。現像ユニット２Ａ〜２Ｄが交換されていない場合、累積トナー消費量Ｔ２とＴ１の差が補給量Ｔ_supなので、ＰＴａとＰｔｂの差である誤差Ｔ_diffは負値である。なお、この場合も累積トナー消費量Ｔ２とＴ１は算出されており、Ｔ_supは一定なので誤差Ｔ_diffは図９と全く同様に計算できる。

誤差Ｔ_diffが負値の場合、誤差Ｔ_diffをトナー残量に一度に反映しても、トナー残量が増大するわけではなく、また、誤差Ｔ_diffはそれほど大きくない。このため、誤差Ｔ_diffが負値の場合、トナー残量に一度に反映させてよい。詳細は、トナー残量更新フローにて説明する。

〔処理手順〕
図１１は画像形成時のトナー残量の算出手順を示すフローチャート図の一例である。図１１は現像ユニット２Ａ〜２Ｄが旧品から旧品に交換された場合のトナー残量の算出手順である。図１１の手順は、例えばトナーを消費する印刷ジョブが実行された後に実行される。算出手順はトナー容器毎に行われるが、以下ではトナー容器２２Ａを例に説明する。

S101：トナー残量算出部５４は、現在のトナー残量Ｔｅを更新前のトナー残量Ｔpreとして保存する。トナー残量Ｔｅは、トナー容器２２Ａの初期のトナー量からトナー消費量Ｔａを減じることで求められている。

S102：画像処理ＩＣ３９が１ジョブ分の形成画像のトナー消費量Ｔａを算出する。

S103：累積消費量算出部５３がトナー消費量Ｔａを用いて、トナー容器２２Ａから現像ユニットにトナーを補給してからの累積消費量Ｔｃを算出する。すなわち、累積消費量Ｔｃはトナー補給時にゼロとなる。Ｔｃは、ＮＶＲＡＭ３７に記録される。
累積消費量Ｔｃ＝Ｔｃ＋Ｔａ
S104：現像ユニット交換検知部５０は、旧品の現像ユニット２Ａへの交換があったかを判断する。旧品の現像ユニット２Ａへの交換検知は図１２、１３にて説明する。S104の判定は、旧品の現像ユニット２Ａへの交換の有無を判定するもので、旧品への交換がなければ新品への交換もないと判定する。

なお、旧品の現像ユニット２Ａとは、別の画像形成装置に一度でも装着されていた現像ユニット２Ａである。旧品の現像ユニット２Ａは、過去に印刷に使用されているためユニット残量が不明である。

旧品の現像ユニット２Ａへの交換がない場合（S104のＮ）、処理はステップS105へ進む。旧品の現像ユニット２Ａへの交換があった場合（S104のＹ）、処理はステップS106へ進む。

S105：現像ユニット２Ａの交換がないので、トナー残量算出部５４はトナー容器２２Ａのトナー残量Ｔｅからトナー消費量Ｔａを減じることで、トナー容器２２Ａのトナー残量Ｔｅを算出する。
トナー残量Ｔｅ＝Ｔｅ−トナー消費量Ｔａ
S106：旧品の現像ユニット２Ａへの交換が検知された場合、トナー残量算出部５４は、旧品の現像ユニット２Ａへの交換検知後にトナー補給部５１がトナー補給を実施したか否かを判定する。これは、S109、Ｓ111で説明するように、現像ユニット２Ａの交換後、トナー補給が行われると誤差Ｔ_diffが修正されているためである。

トナー補給を実施した場合（S106のＹ）、現像ユニット２Ａの交換による誤差Ｔ_diffの修正は完了しているので、処理はステップS105へ進む。トナー補給を実施していない場合（S106のＮ）、処理はステップS107へ進む。

S107：トナー残量算出部５４は、補給量Ｔ_supが累積消費量Ｔｃより大きいかを判断する。この判定では、累積消費量Ｔｃが補給量Ｔ_sup以上になったか否かが判定されており、結果的に、Ｔ_diffが正か負かが判定されている。補給量Ｔ_supが累積消費量Ｔｃより大きい場合（S107のＹ）、処理はステップS108へ進む。補給量Ｔ_supが累積消費量Ｔｃ以下の場合（S107のＮ）は、処理はステップS109へ進む。

S108：現像ユニット内トナー検知部５２は、現像ユニットトナー検知センサＯＮか否かを判断する。補給量Ｔ_supが累積消費量Ｔｃより大きいとは、図１０の状況を意味している。しかし、現像ユニットトナー検知センサＯＮの場合（S108のＹ）、トナーが現像ユニット内に一定値より多く存在するので、まだ、交換前後のユニット残量に差があるか否か（交換前後のどちらが多いか）判断できない状態である。このため、いったんステップS105へ進み、通常通りトナー残量を算出する。一度、S107でＹ、S108でＹと判定された後に、累積消費量Ｔｃが多くなることで、S107でＮと判定されることもある。

現像ユニットトナー検知センサＯＮでない場合（S108のＮ）は、現像ユニット内のトナーが一定値未満の状態である。すなわち、補給量Ｔ_supが累積消費量Ｔｃより大きく、かつ、現像ユニットトナー検知センサＯＦＦなので、交換前のユニット残量の方が、交換後のユニット残量より多かったことが確定する（図１０の状況）。よって、処理はステップS109へ進む。

S109：トナー残量補正部５４２は、トナー残量Ｔｅに現像ユニット交換前後の誤差Ｔ_diffを以下の式で反映させる。差分算出部５４１は累積消費量ＴｃとＴ_supから誤差Ｔ_diffを算出する。なお、誤差Ｔ_diffは負値である。
トナー残量Ｔｅ＝Ｔｅ＋Ｔ_diff
交換前後の誤差Ｔ_diff＝累積消費量Ｔｃ−補給量Ｔ_sup
S110：ステップS107でＮと判定された場合も、トナー残量算出部５４は、現像ユニットトナー検知センサＯＮか否か判断する。現像ユニットトナー検知センサＯＮの場合（S110のＹ）は、現像ユニット内にトナーが一定値より多く存在する。すでに、累積消費量Ｔｃが補給量Ｔ_sup以上なので、交換前のユニット残量の方が、交換後のユニット残量より少なかったか又は同じであったことが確定する（図９の状況）。

この場合、トナー残量補正部５４２は、トナー残量算出部５４がトナー残量Ｔｅを減らすことを禁止する。現像ユニット２Ａ内のトナーは１印刷ジョブにより少しずつ減っていくので、トナー残量Ｔｅを更新しないことで、実際のトナー残量を算出値であるトナー残量Ｔｅに近づけることができる。したがって、トナー残量を一度に誤差Ｔ_diffだけ大きくすることなく、少しずつ現像ユニット交換前後の誤差Ｔ_diffをトナー残量Ｔｅへ反映することができる。トナー残量更新を終了する。

現像ユニットトナー検知センサＯＮでない場合（S110のＮ）は、ユニット残量が一定値未満の状態であるが、この場合は、交換前後のユニット残量が同じか、誤差Ｔｄｉｆが消費された状態である。処理はステップS111へ進む。

S111：通常のトナー残量の算出処理に戻り、トナー残量算出部５４は、トナー残量Ｔｅからトナー消費量Ｔａを減じることで、トナー残量Ｔｅを算出する。
トナー残量Ｔｅ＝Ｔｅ−トナー消費量Ｔａ
S112：ステップS112以降の処理は、トナー容器内のトナー残量Ｔｅがニアエンドになった場合のトナー残量Ｔｅの補正処理である。まず、トナー残量算出部５４はトナー残量Ｔｅがゼロ以下か否かを判断する。ゼロ以下かどうかを判定するのは、S105、S109、S111の計算上はマイナスとなる場合があるためである。

トナー残量Ｔｅがゼロ以下でない場合（S112のＮ）、トナー容器２２Ａにトナーが十分に残っているので、処理は終了する。

S113：トナー残量Ｔｅがゼロ以下でない場合（S112のＹ）、トナー補給部５１はトナー補給を行う。これは、トナー容器２２Ａ内のトナーを念のため使い切るための処置である。実際のトナー容器のトナー残量がゼロ以下でない場合、現像ユニット２Ａにトナーが補給される。

S114：トナー残量算出部５４は、現像ユニットトナー検知センサＯＮか否か判定する。ニアエンドのはずなのに現像ユニットトナー検知センサ４３がＯＮの場合（S114のＹ）は、トナーが補給され現像ユニット内にトナーが一定値より多く存在するので、トナー残量Ｔｅの信頼性が低下している可能性があると判断される（通常は起こらないが人為的などの理由で生じる場合がある）。

S115：トナー残量算出部５４は、トナー残量ＴｅをS101で保管した更新前のトナー残量Tpreで置き換える。
トナー残量Ｔｅ＝トナー残量Tpre
すなわち、トナー残量Ｔｅの算出が困難なのでトナー残量Ｔｅを更新することなく元に戻す。

S116：現像ユニットトナー検知センサＯＮでない場合（S114のＮ）、現像ユニット内にトナーが一定値未満の状態である。この場合は、S112の判定どおりトナー残量Ｔｅがゼロになっていると判断できる。よって、トナー残量補正部５４２はトナー残量Ｔｅを０とする。
トナー残量Ｔｅ＝０
以上の処理により、現像ユニット２Ａのみが旧品の現像ユニット２Ａに交換がされた場合においても、S107〜S111で誤差Ｔ_diffの正負を判断しトナー残量Ｔｅを補正することで、トナー容器２２Ａのトナー残量Ｔｅの精度を向上させることができる。

＜現像ユニットの交換検知＞
続いて、現像ユニット２Ａの交換の検知につて説明する。現像ユニット２Ａの交換は、新品への交換と旧品への交換がある。

図１２は、現像ユニット交換検知部５０が現像ユニット２Ａが交換されたか否かを検知する手順を示すフローチャート図の一例である。図１２の手順は、例えば画像形成装置１００のカバーが占められたタイミングなど、現像ユニット２Ａの交換時に生じるハード的な割込みを契機に実行される。画像形成装置１００は現像ユニット２Ａ〜２Ｄ毎に図１２の処理を行う。以下では、現像ユニット２Ａを例に説明する。

S301：現像ユニット交換検知部５０は、現像ユニット２Ａが新品か否かを判断する。現像ユニット２Ａが新品の場合（S301のＹ）、処理はS302へ進み、旧品の場合（S302のＮ）、処理はS303へ進む。

現像ユニット２Ａが新品か否かを判断する手段の一例としては、現像ユニット２Ａに取り付けられたヒューズが溶断されているかで判断する方法がある。ヒューズが溶断されている場合は旧品と判断し、溶断されていない場合は新品であると判断する。ヒューズが溶断されているか否かは、現像ユニット交換検知部５０がＩ／Ｏ３８経由で読み取る。新品であった場合は、旧品となったことを記録するためヒューズを溶断する。

S302：現像ユニット交換検知部５０は、現像ユニット２Ａが新品に交換されたと判断し、図１２の交換検知判断を終了する。この後、図１３の処理が行われる。

S303：新品への交換が検知されない場合、現像ユニット交換検知部５０は、トナー容器２２Ａのトナー残量Ｔｅがニアエンド閾値Th_neより大きいか否かを判断する。トナー残量Ｔｅがニアエンド閾値Th_neより大きい場合（S303のＹ）は、処理はS304へ進む。トナー残量Ｔｅがニアエンド閾値Th_ne以下の場合（S303のＮ）は、トナー容器２２Ａがもうすぐ空になる（ニアエンド）状態であるため、現像ユニット２Ａへトナー補給の際に補給量Ｔ_supのトナーが正確に補給されておらず、現像ユニット２Ａの交換を誤検知する可能性がある。そのため、現像ユニット交換検知部５０は、現像ユニット２Ａの交換検知を行わず処理を終了する。

なお、ニアエンド閾値Th_neはトナー容器２２Ａの大きさなどによって異なっていてよい。ニアエンド閾値Th_neはＲＯＭ３３に記録されている。

S304：現像ユニット交換検知部５０は、補給量Ｔ_supと補給してからの累積消費量Ｔｃの差Diffを算出する。
Diff＝補給量Ｔ_sup−補給してからの累積消費量Ｔｃ
S305：現像ユニット交換検知部５０は、S304で算出した差Diffが閾値Th_chgより大きいか否かを判断する。閾値Th_chgより大きい場合（S304のＹ）は、処理はS306へ進む。閾値以下の場合（S304のＮ）は、処理はS308へ進む。閾値Th_chgは交換されたか否かを判断するための閾値であり、ＲＯＭ３３に記録されている。閾値Th_chgはゼロより大きい値である。差Diffが閾値Th_chgより大きい場合は、現像ユニット２Ａの交換があったことを推定できる。

S306：差Diffが閾値Th_chgより大きい場合、現像ユニット交換検知部５０は現像ユニットトナー検知センサＯＮか否かを判断する。現像ユニットトナー検知センサＯＮの場合（S306のＹ）、トナーが現像ユニット内にトナーが一定値より多く存在する。この場合、S305の判定が確定しないので、交換されていないと判断し終了する。

S307：現像ユニットトナー検知センサ４３がＯＮでない場合（S306のＮ）は、現像ユニット内にトナーが一定値未満の状態である。この場合、補給量Ｔ_supと現像ユニットトナー検知センサＯＦＦになった時の累積消費量Ｔｃとの間に閾値Th_chg以上の差がある。ステップS305で差Diffが閾値Th_chgより大きいと判定されているため、図１０の状況であることが分かり、現像ユニット交換検知部５０は現像ユニット２Ａが旧品に交換されたと判定する。S307の判定結果がS104の判定に用いられる。

S308：差Diffが閾値Th_chg以下の場合（Ｓ305のＮ）、現像ユニット交換検知部５０は、ステップS304で算出された差Diffが「−閾値Th_chg」より小さいか否かを判断する。つまり、差Diffが負値でその絶対値が閾値Th_chgより大きいか否か判定される。差Diffが−閾値Th_chg以上の場合（S308のＮ）、差Diffは正値として大きくなく、負値として小さくないので、現像ユニット２Ａは交換されていないと判断し処理を終了する。

S309：差Diffが−閾値Th_chg未満の場合（S308のＹ）、現像ユニット交換検知部５０は、現像ユニットトナー検知センサＯＮか否かを判断する。現像ユニットトナー検知センサＯＮの場合（Ｓ３０９のＹ）、処理はS307へ進み旧品の現像ユニット２Ａに交換されたと判定される。つまり、差Diffが負値として大きく、現像ユニット内にトナーが一定値より多く存在する場合は、累積消費量Ｔｃが多いのに現像ユニット内にトナーも多いことから、図９の状況で現像ユニット２Ａが交換されたと判定できる。

現像ユニットトナー検知センサＯＮでない場合（S309のＮ）、現像ユニット内にトナーが一定未満の状態であるので、この場合は、差Diffが負値として大きいが現像ユニット内にトナーが一定未満になったので、交換を特定できないため処理を終了する。なお、現像ユニット２Ａが交換されている場合は、S309でＮと判定される前にＳ３０９でＹと判定されるとしてよい。

以上の処理により、新品だけなく旧品の現像ユニット２Ａの交換を検知することができる。なお、不揮発メモリ（ＮＶＲＡＭ）が搭載された現像ユニット２Ａでは、不揮発メモリに新品情報や現像ユニット毎にユニークなＩＤ情報を記録することで現像ユニット２Ａの交換を検知できる。しかし、本実施形態ではコスト増となる不揮発メモリを用いることなく、現像ユニット２Ａの交換を検知することができる。

＜新品現像ユニット検知時のトナー残量の算出＞
続いて、新品の現像ユニット２Ａへの交換が検知された場合の、トナー残量の算出について説明する。

図１３は、現像ユニット交換検知部５０が新品の現像ユニットへの交換を検知した際に、トナー残量算出部５４がトナー残量を算出する手順を示すフローチャート図の一例である。新品の現像ユニット２Ａが検知された場合、トナー容器２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ毎に図１３に記載された処理が実施される。以下では、トナー容器２２Ａを例に説明する。

S201：トナー残量算出部５４は、現在のトナー残量Ｔｅを更新前のトナー残量Tpreとして保存する。
Tpre ＝ トナー残量Ｔｅ
S202：トナー残量補正部５４２は、トナー容器２２Ａのトナー残量Ｔｅを、新品の現像ユニット２Ａのトナー量Ｔnewと、補給してからの累積消費量Ｔｃを用いて算出する。新品の現像ユニット２Ａには一定量のトナーが入っており、その値ＴnewはＲＯＭ３３に記録されている。
「新品現像ユニットのトナー量Ｔnew−補給してからの累積消費量Ｔｃ」が、現像ユニット交換前後のトナー残量の差である。
トナー残量Ｔｅ＝Ｔｅ＋（新品現像ユニットトナー量Tnew - 補給してからの累積消費量Ｔｃ）
S203：以降のS203〜S207の処理は、図１１のS112〜S116と同様である。すなわち、トナー容器２２Ａがニアエンドになった場合のトナー残量Ｔｅを補正している。
まず、トナー残量算出部５４はトナー残量Ｔｅがゼロ以下か判断する。ゼロ以下かどうかを判定するのは、トナー残量Ｔｅは計算上はマイナスとなる場合があるためである。

トナー残量Ｔｅがゼロ以下でない場合（S203のN）、トナー容器２２Ａにトナーが十分に残っているので、処理は終了する。

S204：トナー残量Ｔｅがゼロ以下でない場合（S203のＹ）、トナー補給部５１はトナー補給を行う。これは、トナー容器２２Ａ内のトナーを念のため使い切るための処置である。トナー残量Ｔｅがゼロ以下でない場合、現像ユニット２Ａにトナーが補給される。

S205：トナー残量算出部５４は、現像ユニットトナー検知センサＯＮか否か判定する。ニアエンドのはずなのに現像ユニットトナー検知センサＯＮの場合（S205のＹ）は、トナーが補給され現像ユニット内にトナーが一定値より多く存在するので、トナー残量Ｔｅの信頼性が低下している可能性があると判断される（通常は起こらないが人為的などの理由で生じる場合がある）。

S206：トナー残量算出部５４は、トナー残量ＴｅをS201で保管した更新前のトナー残量Tpreで置き換える。
トナー残量Ｔｅ＝トナー残量Tpre
すなわち、トナー残量Ｔｅの算出が困難なのでトナー残量Ｔｅを更新することなく元に戻す。

S207：現像ユニットトナー検知センサＯＮでない場合（S205のＮ）、現像ユニット内にトナーが一定値未満の状態である。この場合は、S203の判定どおりトナー残量Ｔｅがゼロになっていると判断できる。よって、トナー残量補正部５４２はトナー残量Ｔｅを０とする。
トナー残量Ｔｅ＝０
以上の制御により、新品の現像ユニット２Ａへ交換された場合においても、トナー容器２２Ａのトナー残量の検知精度を向上させることができる。

２Ａ〜２Ｄ 現像ユニット
５Ａ〜５Ｄ 感光体
６Ａ〜６Ｄ 帯電器
７ 露光器
８Ａ〜８Ｄ 現像ローラ
９Ａ〜９Ｄ クリーニング装置
１２ 搬送ベルト
１８ 定着器
２２Ａ〜２２Ｄ トナー容器
３９ 画像処理ＩＣ
４２ トナー供給クラッチ
４３ 現像ユニットトナー検知センサ
５１ トナー補給部
５２ 現像ユニットトナー検知部
５３ 累積消費量算出部
５４ トナー残量算出部
１００ 画像形成装置

特開２００１−２３９７２９号公報

Claims (11)

1. 画像データに基づき感光体を露光して現像剤にて現像することで画像を形成する画像形成装置であって、
   現像剤を収容した交換可能な現像剤容器と、
   前記現像剤容器から現像ユニットへ予め定められた補給量の現像剤を補給する現像剤補給手段と、
   現像剤により画像を現像する交換可能な前記現像ユニットと、
   前記現像ユニット内の現像剤が所定量より多いことを検知する現像剤検知手段と、
   現像による現像剤消費量を画像データから算出する消費量算出手段と、
   前記現像剤容器から現像ユニットへ現像剤を補給した時を基準とする、前記現像剤消費量の累積値を算出する累積消費量算出手段と、
   前記消費量算出手段が算出した前記現像剤消費量を、記憶している前記現像剤容器内の現像剤残量から減じて前記現像剤残量を更新する現像剤残量算出手段と、
   前記現像ユニットが交換されたことを検知する現像ユニット交換検知手段と、
   前記現像ユニット交換検知手段が現像ユニットが交換されたことを検知した場合、前記現像ユニット内の現像剤の残量であるユニット残量の交換前後の差を算出する現像剤差分算出手段と、
   前記現像剤残量算出手段が算出した前記現像剤残量を、前記差により補正する現像剤残量補正手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像剤差分算出手段は、前記現像剤補給手段が現像剤を補給してから、前記現像剤検知手段が前記現像ユニット内の現像剤が所定量より多いことを検知しなくなるまでに前記累積消費量算出手段が累積した前記現像剤消費量の累積値から、
   前記現像剤補給手段が補給する現像剤の補給量を減じた値を、前記差として算出する、
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記現像ユニット交換検知手段は、前記現像剤補給手段が現像剤を補給してから、前記現像剤検知手段が前記現像ユニット内の現像剤が所定量より多いことを検知しなくなるまでに前記累積消費量算出手段が累積した前記現像剤消費量の累積値から、
   前記現像剤補給手段が補給する現像剤の補給量を減じた値が、閾値以上の時、現像ユニットが交換されたことを検知する、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記消費量算出手段は、メモリに記憶された画像データから注目画素の画素値、及び、前記注目画素の周囲の画素の画素値を読み出し、
   前記注目画素の画素値に最も大きい重み付けをして、前記周囲の画素の画素値に前記注目画素未満の重み付けをして、重み付けされた前記注目画素と前記周囲の画素の画素値を合計することで、前記現像剤消費量を推定する、
   ことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の画像形成装置。
5. 前記現像剤残量補正手段は、
   前記累積消費量算出手段が推定した前記現像剤消費量の累積値が前記補給量以上となった場合に、前記現像剤検知手段が前記現像ユニット内の現像剤が所定量より多いことを検知している場合、前記現像剤検知手段が前記現像ユニット内の現像剤が所定量より多いことを検知しなくなるまで、前記現像剤残量から前記現像剤消費量を減じない、
   ことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の画像形成装置。
6. 前記現像剤残量補正手段は、
   前記累積消費量算出手段が累積した前記現像剤消費量の累積値が前記補給量以上となる前に、前記現像剤検知手段が前記現像ユニット内の現像剤が所定量より多いことを検知しなくなった場合、前記現像剤残量から前記差を減じる、
   ことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の画像形成装置。
7. 前記現像剤残量算出手段が算出した前記現像剤残量がゼロ以下になった場合に、
   前記現像剤補給手段が前記現像剤容器から前記現像ユニットへ現像剤を補給しても、 前記現像剤検知手段が前記現像ユニット内の現像剤が所定量より多いことを検知しない場合、
   前記現像剤残量算出手段は、前記現像剤残量をゼロにする、
   ことを特徴とする請求項５又は６記載の画像形成装置。
8. 前記現像剤容器内の現像剤残量がゼロ以下になった場合に、前記現像剤補給手段が前記現像剤容器から前記現像ユニットへ現像剤を補給することで、
   前記現像剤検知手段が前記現像ユニット内の現像剤が所定量より多いことを検知した場合、
   前記現像剤残量算出手段は、前記現像剤が消費されても前記現像剤残量を更新しない、 ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
9. 前記現像ユニット交換検知手段は、新品の前記現像ユニットに交換されたことを検知した場合、
   前記現像剤残量補正手段は、新品の前記現像ユニット内の現像剤量から、前記現像剤補給手段が補給してから前記累積消費量算出手段が推定した前記現像剤消費量の累積量を減じた値を、前記現像剤残量に加えて前記現像剤残量を補正する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
10. 複数の光源が主走査方向に平行に配列された露光手段の、主走査方向に対する傾き情報に基づき画像データの読み出し順を変更することで画像データの傾きを補正する傾き補正手段を有し、
    前記累積消費量算出手段は、前記傾き補正手段が読み出し順を変更する前の画像データの配置に基づき現像剤消費量を推定する、
    ことを特徴とする請求項１〜９いずれか１項記載の画像形成装置。
11. 画像データに基づき感光体を露光して現像剤にて現像することで画像を形成する画像形成方法であって、
    現像剤補給手段が、現像剤を収容した交換可能な現像剤容器から現像ユニットへ予め定められた補給量の現像剤を補給するステップと、
    現像剤検知手段が、現像剤により画像を現像する交換可能な前記現像ユニット内の現像剤が所定量より多いことを検知するステップと、
    消費量算出手段が現像による現像剤消費量を画像データから算出するステップと、
    累積消費量算出手段が、前記現像剤容器から現像ユニットへ現像剤を補給した時を基準とする、前記現像剤消費量の累積値を算出するステップと、
    現像剤残量算出手段が、前記消費量算出手段が推定した前記現像剤消費量を、記憶している前記現像剤容器内の現像剤残量から減じて前記現像剤残量を更新するステップと、
    現像ユニット交換検知手段が、前記現像ユニットが交換されたことを検知するステップと、
    前記現像ユニット交換検知手段が現像ユニットが交換されたことを検知した場合、現像剤差分算出手段が、前記現像ユニット内の現像剤の残量であるユニット残量の交換前後の差を算出するステップと、
    現像剤残量補正手段が、前記現像剤残量算出手段が算出した前記現像剤残量を、前記差により補正するステップと、を有することを特徴とする画像形成方法。

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