JP2015118175A - 画像形成装置、及び、画像形成装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナーボトルＴが交換された場合、トナーボトルＴから現像器１００にトナーを補給したときの現像器１００内のトナーの量と目標量との差を抑制する。【解決手段】 現像器１００に蓄積されたトナーの量を検知するインダクセンサ１１２と、補給用のトナーを収容したトナーボトルＴが装着される装着部２０と、トナーボトルＴの装着状態を検知するフォトインタラプタ１１１と、インダクセンサ１１２により検知されたトナーの量と目標量との差を演算する差分演算部１２００と、前記差を累積する累積値演算部１２０２と、前記差と前記差の累積値とに基づいてトナーボトルＴから現像器１００にトナーを補給させるための補給モータ１２０を制御するコントローラ５００とを有し、トナーボトルＴが装着部２０に装着されてから所定回数の補給が行われるまでの間、累積値演算部１２０２は差が累積されないようにする。【選択図】 図４

Description

本発明は、収容容器から蓄積部にトナーを補給する補給制御に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、蓄積部に収容された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データに基づくトナー像を形成する。なお、画像形成装置は、トナー像を形成することによって蓄積部に収容されているトナーが消費されるので、画像形成装置に着脱可能な収容容器から蓄積部に適宜トナーを補給する構成が知られている。

また、画像形成装置は、蓄積部に蓄積されているトナーの量に応じて、蓄積部により現像されるトナー像の濃度が変化することが知られている。そのため、画像形成装置は、蓄積部に蓄積されているトナーの量が目標量となるように、収容容器から蓄積部にトナーを補給する必要がある。

従来の画像形成装置には、トナー像を形成することによって蓄積部から消費されるトナーの量（消費量）と、蓄積部に蓄積されているトナーの量と目標量の差分とに基づいて、トナー補給量を決定するものが知られている。例えば、画像データに基づいて予測された消費量、蓄積部に蓄積されているトナーの量と目標量の差分、及び、この差分の累積値に基づいて、トナー補給量を決定する画像形成装置がある（特許文献１）。

ここで、トナーの消費量は計算による理論的なものなので、実際に蓄積部から消費されるトナーの実消費量と前述の予測された消費量とには若干の誤差がある。これにより、前述の予測された消費量分のトナーが蓄積部に補給されても、蓄積部内のトナーの量が目標量とならない可能性がある。そのため、特許文献１においては、前述の予測された消費量だけでなく、蓄積部に蓄積されているトナーの量と目標量の差分にも基づいて、トナー補給量を決定している。

特開２０１３−１６０９６９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置は、収容容器が交換された場合に、この収容容器から蓄積部にトナーが過剰に補給されてしまったり、蓄積部内のトナーの量が目標量よりも著しく低下してしまう可能性がある。これは、収容容器が交換されたにも拘わらず、交換される前に画像形成装置に装着されていた収容容器のトナー補給量に適した累積値に基づいて、交換後の収容容器のトナー補給量が決定されるからである。

そこで、本発明の目的は、収容容器が交換された場合であっても、蓄積部内のトナーの量が目標量に推移する期間において、トナーの量の変動を抑制することができる画像形成装置、及び、画像形成装置の制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の画像形成装置は、トナーを蓄積する蓄積部を備え、画像データに基づく静電潜像を感光体に形成し、前記静電潜像を前記蓄積部に蓄積された前記トナーを用いて現像することによって、前記静電潜像に基づくトナー像を形成する画像形成手段と、前記蓄積部に蓄積された前記トナーの量を検知する第１の検知手段と、前記蓄積部に補給するための補給用トナーを収容した収容容器が装着される装着部と、前記収容容器が前記装着部に装着されていない状態から前記収容容器が前記装着部に装着された状態に変化したことを検知する第２の検知手段と、前記装着部に装着された前記収容容器から前記蓄積部に前記補給用トナーを補給する補給手段と、前記第１の検知手段により検知されたトナーの量と前記蓄積部に蓄積されるべきトナーの目標量との差を演算する第１の演算部と、前記第１の演算部により演算された前記差の累積値を演算する第２の演算部と、前記第１の演算部により演算された前記差と、前記第２の演算部により演算された前記差の累積値とに基づいて、前記補給手段を制御する制御手段と、を有し、前記第２の演算部は、前記第２の検知手段により前記収容容器が前記装着部に装着されていない状態から前記収容容器が前記装着部に装着された状態に変化したことが検知されてから、前記補給手段が所定回数の補給を行うまでの期間において、前記第２の演算部により前記差が累積されないようにすることを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、他の請求項に記載の画像形成装置の制御方法は、トナーを蓄積する蓄積部を備え、画像データに基づく静電潜像を感光体に形成し、前記静電潜像を前記蓄積部に蓄積された前記トナーを用いて現像することによって、前記静電潜像に基づくトナー像を形成する画像形成手段と、前記蓄積部に蓄積された前記トナーの量を検知する第１の検知手段と、前記蓄積部に補給するための補給用トナーを収容した収容容器が装着される装着部と、前記収容容器が前記装着部に装着されていない状態から前記収容容器が前記装着部に装着された状態に変化したことを検知する第２の検知手段と、前記装着部に装着された前記収容容器から前記蓄積部に前記補給用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、前記第１の検知手段により検知された前記蓄積部に蓄積された前記トナーの量と、前記蓄積部に蓄積されるべきトナーの目標量との差を演算する第１の演算工程と、前記差の累積値を演算する第２の演算工程と、前記差と、前記差の累積値とに基づいて、前記補給手段を制御する制御工程と、を有し、前記第２の演算工程において、前記第２の検知手段により前記収容容器が前記装着部に装着されていない状態から前記収容容器が前記装着部に装着された状態に変化したことが検知されてから、前記補給手段が所定回数の補給を行うまでの期間において、前記差が累積されないようにすることを特徴とする。

本発明によれば、収容容器が交換された場合であっても、蓄積部内のトナーの量と目標量との差を抑制することができる。

画像形成装置の概略構成図 画像形成装置の要部概略図 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 トナー補給制御を表すフローチャート図 トナーボトルによる補給回数とトナー排出量の遷移図 現像器に収容されたトナーの量を検知した結果の遷移図

（第１の実施形態）
図１は画像形成装置２００の概略断面図である。画像形成装置２００は、各色成分のトナー像を形成する４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、及びＰｄが中間転写ベルト７の搬送方向に並んで配置されている。画像形成部Ｐａはイエローのトナー像を形成し、画像形成部Ｐｂはマゼンタのトナー像を形成し、画像形成部Ｐｃはシアンのトナー像を形成し、画像形成部Ｐｄはブラックのトナー像を形成する。

画像形成装置２００には、画像形成装置２００に着脱可能なトナーボトルＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、及びＴｄが装着される。トナーボトルＴａはイエローのトナーが収容されており、トナーボトルＴｂはマゼンタのトナーが収容されており、トナーボトルＴｃはシアンのトナーが収容されており、トナーボトルＴｄはブラックのトナーが収容されている。トナーボトルＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、及びＴｄは、補給用トナーを収容する収容容器に相当する。

なお、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、及びＰｄは同様の構成であるので、以下の説明においては画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、及びＰｄを画像形成部Ｐと称す。さらに、トナーボトルＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、及びＴｄは同様の構成であるので、以下の説明においてはトナーボトルＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、及びＴｄをトナーボトルＴと称す。

画像形成部Ｐは、円柱状の金属ローラの表面に感光体として機能する感光層を備えた感光ドラム１と、この感光ドラム１を帯電する帯電器２と、トナーを収容した現像器１００を有する。ここで、現像器１００はトナーを有する現像剤を蓄積した蓄積部である。

画像形成動作が開始されると、感光ドラム１が矢印Ａ方向へ回転駆動される。帯電器２が感光ドラム１を一様に帯電した後、レーザ露光装置３が画像データに基づき感光ドラム１を露光する。これにより、感光ドラム１上に静電潜像が形成される。そして、現像器１００が感光ドラム１上の静電潜像をトナーを用いて現像し、感光ドラム１上にトナー像を形成する。

ここで、本実施形態においては、現像器１００に二成分現像剤が蓄積されており、トナーボトルＴには補給用トナーが収容されている。そして、現像器１００内のトナーの量が目標量となるように、トナーボトルＴから現像器１００に補給用トナーが補給される構成となっている。なお、二成分現像剤とは磁性を有するキャリアとトナーとを有する現像剤である。

図２に示すように、現像器１００には、現像器１００内に蓄積されたトナーの量を検知するインダクセンサ１１２が配置されている。このインダクセンサ１１２は、現像器１００に収容されている現像剤の透磁率を示す信号を後述のコントローラ５００（図３）へ出力する。インダクセンサ１１２の出力信号は、現像器１００に収容されているトナーの量に応じて変動する信号である。

ここで、インダクセンサ１１２の出力信号について説明する。現像剤中のトナーの割合（以降、現像器トナー濃度と称す。）が増加すると、現像剤中のキャリアの割合が減少するので、インダクセンサ１１２の出力値は減少する。一方、現像器トナー濃度が減少すると、現像剤中のキャリアの割合が増加するので、インダクセンサ１１２の出力値は増加する。そして、コントローラ５００（図３）はインダクセンサ１１２の出力信号に基づいて現像器１００に収容されているトナーの量を検知する。つまり、インダクセンサ１１２の出力信号は、現像器１００に収容されているトナーの量を示す信号である。

画像形成装置２００の要部概略図を図２に示す。画像形成装置２００は、トナーボトルＴが装着される装着部２０と、装着部２０に装着されたトナーボトルＴに係合してトナーボトルＴを回転駆動させる補給モータ１２０（図３）とを備えている。トナーボトルＴは、その内周面にトナーを搬送する螺旋状の案内溝が形成されている。補給モータ１２０がトナーボトルＴを回転させることによって、トナーボトルＴ内のトナーがトナーボトルＴから現像器１００へ補給される。トナーボトルＴの排出口から排出されたトナーが搬送路２１を通って現像器１００に供給される。

図１に戻って画像形成装置２００の説明を続ける。中間転写ベルト７は、二次転写対向ローラ８、従動ローラ１７、テンションローラ１８、及び１９に掛け回されている。この中間転写ベルト７は、二次転写対向ローラ８の回転駆動によって矢印Ｂ方向に回転する。

画像形成部Ｐは、感光ドラム１上のトナー像を中間転写ベルト７に転写する一次転写ローラ４を備える。感光ドラム１と中間転写ベルト７とが一次転写ローラ４に押圧されている一次転写ニップ部Ｔ１を、感光ドラム１上に形成されたトナー像が通過している間、一次転写ローラ４には一次転写電圧が印加される。これによって、感光ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト７に転写される。各感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、及び１ｄに形成されたトナー像が中間転写ベルト７に重ねて転写されることによって、中間転写ベルト７にはフルカラーのトナー像が担持される。ドラムクリーナ６は、一次転写ニップ部Ｔ１において感光ドラム１から中間転写ベルト７に転写されずに、感光ドラム１に残留したトナーを除去する。

二次転写対向ローラ８に対して中間転写ベルト７と反対側には二次転写ローラ９が配設されている。二次転写ローラ９が二次転写対向ローラ８と中間転写ベルト７を押圧することによって、中間転写ベルト７と二次転写ローラ９との間に二次転写ニップ部Ｔ２が形成される。中間転写ベルト７が矢印Ｂ方向へ搬送されることによって、中間転写ベルト７上のトナー像が二次転写ニップ部Ｔ２へ搬送される。

搬送ローラ対６１とレジストレーションローラ対６２は、トナー像が二次転写ニップ部Ｔ２に到達するタイミングと、記録材Ｓが二次転写ニップ部Ｔ２に到達するタイミングとを合わせるように、カセット部６０に格納された記録材Ｓを搬送する。中間転写ベルト７上のトナー像と記録材Ｓとが二次転写ニップ部Ｔ２を通過している間、二次転写対向ローラ８に二次転写電圧が印加されることによって、中間転写ベルト７上のトナー像が記録材Ｓに転写される。なお、ベルトクリーナ１１は、二次転写ニップ部Ｔ２において記録材Ｓに転写されずに中間転写ベルト７に残留したトナーを除去する。

二次転写ローラ９によりトナー像が記録材Ｓに転写された後、記録材Ｓは定着器１３に搬送される。定着器１３は、ヒータを有する定着ローラと加圧ローラとを備え、ヒータの熱と、定着ローラと加圧ローラの圧力とによって、記録材Ｓ上のトナー像を記録材Ｓに定着させる。定着器１３によってトナー像が定着された記録材Ｓは排紙ローラ対６４により画像形成装置２００から排紙される。

次に、画像形成部Ｐが画像データに基づくトナー像を形成することによって現像器１００から消費されるトナーの消費量と、インダクセンサ１１２の検知結果とに基づいて、トナーボトルＴから現像器１００にトナーを補給するトナー補給制御処理について説明する。

図３は画像形成装置２００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。コントローラ５００の内部は、説明を判り易くするためにトナー補給制御処理においてコントローラ５００によって実行される各機能をブロックで表現している。
ＲＡＭ５０２はトナー補給制御処理のために使用されるシステムワークメモリである。また、ＲＯＭ５０３には、トナー補給制御処理を制御するための制御プログラムなどが格納されている。また、Ｉ／Ｆ５０４は、スキャナや外部のＰＣなどと接続可能なインターフェースであり、画像データなどの情報を受信する。また、インダクセンサ１１２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。

フォトインタラプタ１１１は、装着部２０（図２）にトナーボトルＴが装着された場合にＯＮ信号を出力し、装着部２０（図２）へのトナーボトルＴの装着が解除された場合にＯＦＦ信号を出力する光学式センサである。コントローラ５００は、フォトインタラプタ１１１の出力信号がＯＦＦ信号からＯＮ信号に変化したことに応じて、装着部２０にトナーボトルＴが装着されていない未装着状態から装着部２０にトナーボトルＴが装着された装着状態に変化したことを検知する。つまり、コントローラ５００は、フォトインタラプタ１１１の出力信号に基づいて、トナーボトルＴが交換されたか否かを判定する。なお、フォトインタラプタ１１１の構成は、公知の構成であるので詳細な説明を省略する。
カウンタ１１００は、Ｉ／Ｆ５０４によりコントローラ５００に入力された画像データに基づいて、１ページ分の画像に含まれる画素毎の濃度の総和（以降、ビデオカウント値と称す。）を計数する。カウンタ１１００により計数されたビデオカウント値は、画像形成部Ｐが記録材１ページのトナー像を形成することによって現像器１００から消費されるトナーの消費量に相当する。なお、ビデオカウント値を取得する方法は、公知の技術であるので説明を省略する。
本実施形態において、コントローラ５００は、インダクセンサ１１２の出力信号に基づいて検知された現像器１００内のトナーの量と、カウンタ１１００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１００に補給すべきトナーの量（必要量）を決定する。そして、コントローラ５００は、必要量の累積値が閾値を越えた場合に補給モータ１２０を駆動して、トナーボトルＴから現像器１００へトナーを補給する。

以下、本実施形態におけるトナー補給制御を図４に基づいて説明する。図４は、コントローラ５００の動作を示すフローチャートである。

コントローラ５００は、不図示のスキャナが原稿を読み取ることによって生成された原稿に基づく画像データ、又は、不図示のＰＣにより出力された画像データがＩ／Ｆ５０４によりコントローラ５００に転送されることに応じてトナー補給制御を開始する。画像形成部ＰがＩ／Ｆ５０４から転送された画像データに基づいて複数の画像を形成する場合、コントローラ５００は記録材１ページの画像が形成される度にトナー補給量制御処理を実施する。

コントローラ５００は画像データに基づいてトナー消費量を演算する（Ｓ１００）。ステップＳ１００において、カウンタ１１００が画像データに基づいてビデオカウント値Ｖｎを計数する。そして、消費量演算部１１０１はビデオカウント値とトナー消費量との対応関係を示す換算テーブルを参照し、カウンタ１１００により計数されたビデオカウント値Ｖｎに基づいてトナー消費量Ｃを決定する。なお、換算テーブルは、予めＲＯＭ５０３に記憶されている。本実施形態において、消費量演算部１１０１は、画像形成部Ｐが記録材１ページ分のトナー像を形成する前に、このトナー像が画像形成部Ｐに形成されることによって現像器１００から消費されるトナーの消費量Ｃを出力する。

画像形成部Ｐが消費量演算部１１０１により消費量Ｃが演算されたトナー像を形成する前に、コントローラ５００は、現像器１００に収容されているトナーの量を、インダクセンサ１１２の出力信号に基づいて検知する（Ｓ１０１）。次いで、差分演算部１２００が、現像器１００に収容されているトナーの量と、目標値決定部１２０１により出力される目標量との差分ΔＤを演算する（Ｓ１０２）。ステップＳ１０２において、目標値決定部１２０１は、画像形成装置２００に設けられた不図示の環境センサにより検知された画像形成装置２００の周囲の温度や湿度に基づき、現像器１００に収容されているべきトナーの目標量を決定する。

消費量演算部１１０１により消費量が演算され、且つ、差分演算部１２００により差分が演算された後、必要量演算部１３００は、消費量Ｃ、差分ΔＤ、及び、後述の累積値ΣΔＤに基づいて、トナーボトルＴから現像器１００に補給すべきトナーの必要量Ｘを演算する（Ｓ１０３）。本実施形態において、必要量Ｘは、例えば、式（１）を用いて演算される制御パラメータである。
Ｘ＝（α×Ｃ）＋（β×ΔＤ）＋（γ×ΣΔＤ） …（１）
ここで、定数α、β、及びγは実験によって予め決定されたゲインの値である。なお、本実施形態においては、例えば、定数β、及びγを１よりも小さい正の値とする。

ステップＳ１０３において必要量Ｘを決定した後、必要量演算部１３００は必要量の累積値ΣＸを演算し（Ｓ１０４）、コントローラ５００は累積値ΣＸが閾値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１０５）。ステップＳ１０５において、累積値ΣＸが閾値よりも大きければ、コントローラ５００は補給モータ１２０によってトナーボトルＴを１回転させ、トナーボトルＴから現像器１００にトナーを補給する（Ｓ１０６）。

本実施形態においては、補給モータ１２０がトナーボトルＴを回転駆動することによって、トナーボトルＴ内のトナーが略一定量ずつ現像器１００に供給される。そのため、コントローラ５００は、トナーボトルＴから現像器１００に補給すべきトナーの量の累積値ΣＸに基づいて、トナーボトルＴの回転量を決定できる。つまり、累積値ΣＸが閾値の２倍以上、且つ、３倍未満であればトナーボトルＴは２回転し、累積値ΣＸが閾値の３倍以上、且つ、４倍未満であればトナーボトルＴは３回転する。本実施形態において、画像形成部Ｐがトナー像を形成している間に、補給モータ１２０はコントローラ５００により決定された回数量に従ってトナーボトルＴを回転駆動させる。

なお、本実施形態においては、トナーボトルＴの最小回転量を１回転（３６０度）とした。そのため、トナーボトルＴから現像器１００に補給すべきトナーの量の累積値ΣＸが閾値を上回っていなければ、トナーボトルＴは回転しない。

本実施形態において、前述の閾値は、トナーボトルＴを１回転（最小回転量）させた場合にトナーボトルＴから現像器１００に補給されることが予測されたトナーの量よりも少ない値とした。これは、トナーボトルＴから現像器１００にトナーを補給しない場合の現像器１００内のトナー濃度と目標値の差が、トナーボトルＴから現像器１００にトナーを補給した場合の現像器１００内のトナー濃度と目標値の差よりも大きくなることを抑制するためである。なお、１回分の補給動作が実施された場合、即ち、トナーボトルＴを１回転させた場合にトナーボトルＴから現像器１００に補給されることが予測されるトナーの量は、実験によって予め決まっている。

本実施形態において、閾値は、例えば、トナーボトルＴを１回転させたときにトナーボトルＴから現像器１００に補給されるトナーの量の８０［％］とした。この閾値の値は予めＲＯＭ５０３に記憶されている。

しかしながら、トナーボトルＴが保管されていたときのトナーボトルＴの姿勢、保管環境などによって、実際にトナーボトルＴから現像器１００に補給されるトナーの量と、予め予測されたトナーの量とに乖離が生じてしまう可能性がある。

図５は、補給モータ１２０が保管条件の異なるトナーボトルＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤの各々を回転した場合に、トナーボトルＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤから排出されたトナーの量の推移を示した図である。縦軸がトナーボトルＴを１回転させた場合にトナーボトルＴから現像器１００に排出されたトナーの排出量であり、横軸がトナーボトルＴの回転回数である。

トナーボトルＡ、Ｂ、及びＣは、トナーボトルの排出口側の端部が重力方向で下側となる姿勢で保管されており、トナーボトルＤは、トナーボトルの排出口側の端部が重力方向で上側となる姿勢で保管されていたものとする。さらに、トナーボトルＡ、Ｂ、及びＣの各々の保管場所の温度や湿度が異なっているものとする。

図５に示すように、トナーボトルＡ、Ｂ、及びＣは、トナーボトルを１回転させたときにトナーボトルＡ、Ｂ、及びＣの各々から排出されたトナーの量（排出量）が目標量（２５０［ｍｇ］）よりも多い。さらに、トナーボトルＡ、Ｂ、及びＣは、トナーボトルＡ、Ｂ、及びＣの各々の回転回数が増えるにつれて排出量が徐々に減少し、トナーボトルＡ、Ｂ、及びＣの各々が１０回以上回転すると、排出量が目標量（２５０［ｍｇ］）近傍に安定する。

一方、図５に示すように、トナーボトルＤは、トナーボトルを１回転させたときにトナーボトルＤから排出されたトナーの排出量が目標量（２５０［ｍｇ］）よりも少ない。さらに、トナーボトルＤは、トナーボトルＤの回転回数が増えるにつれて排出量が除々に増加し、トナーボトルＤが１０回以上回転すると、排出量が目標量（２５０［ｍｇ］）近傍に安定する。

トナーボトルＴから排出されるトナーの排出量が安定しない原因は、トナーボトルＴを保管している間に、トナーボトルＴ内のトナーが凝集してしまうことにある。トナーボトルＴ内のトナーが排出口の周辺で凝集した場合、トナーボトルＴを回転させた直後においてトナーの排出量が目標値よりも多くなってしまう。また、トナーボトルＴ内のトナーが排出口とは反対側において凝集した場合、トナーボトルＴを回転させた直後においてトナーの排出量が目標値よりも少なくなってしまう。

トナーボトルＴから現像器１００に供給されたトナーの量が安定していないにも拘わらず、前述の式（１）の演算結果に基づいてトナーボトルＴから現像器１００にトナーを補給した場合、現像器１００内のトナー濃度は目標値に対して速やかに収束しない。さらに、前述の場合、現像器１００内のトナー濃度の変動量が増大してしまう可能性がある。そこで、本実施形態においては、トナーボトルＴが装着部２０に装着されてから、このトナーボトルＴが装着部２０から取り外されずに１０回転するまで、差分の累積値ΣΔＤを累積させない構成とする。

図４に戻って、本実施形態のトナー補給制御処理の説明を続ける。コントローラ５００はトナーボトルＴが交換されてからトナーボトルＴが回転した回数を計数する。ステップＳ１０６において補給モータ１２０がトナーボトルＴを１回転させる場合、コントローラ５００はトナーボトルＴが交換されてからトナーボトルＴが回転した回数を示す補給回数Ｎの値を１増加させる（Ｓ１０７）。なお、コントローラ５００は、フォトインタラプタ１１１の出力信号がＯＮ信号からＯＦＦ信号に変化したことに応じて補給回数Ｎの値を０に設定（リセット）し、トナーボトルＴが１回転する度に補給回数Ｎの値を増加する。

次いで、コントローラ５００は、トナーボトルＴから現像器１００に補給すべきトナーの必要量の累積値ΣＸから閾値を減算した後（Ｓ１０８）、ステップＳ１０５へ移行する。ステップＳ１０５からステップＳ１０８の処理において、トナーボトルＴから現像器１００に補給すべきトナーの必要量の累積値ΣＸが閾値以下となるまで、コントローラ５００は補給モータ１２０によってトナーボトルＴを回転駆動させる。

ステップＳ１０５において、トナーの必要量の累積値ΣＸが閾値以下であれば、コントローラ５００はトナーボトルＴが装着されてからトナーボトルＴが１０回以上回転しているか否かを判定する（Ｓ１０９）。これは、本実施形態のトナーボトルＴが、トナーボトルＴが装着されてから１０回回転すれば、トナーボトルＴから現像器１００に補給されるトナーの量が安定するからである。

トナーボトルＴから現像器１００に補給されるトナーが安定していない場合には、差分の累積値ΣΔＤの値も変動してしまう。トナーボトルＴから現像器１００に補給されるトナーが安定していないにも拘わらず、差分の累積値ΣΔＤの値を更新した場合、現像器１００内のトナーの量が目標値に対して大幅に変動してしまう。そこで、本実施形態においては、トナーボトルＴが装着されてからトナーボトルＴが１０回以上回転していなければ、現在の差分の累積値ΣΔＤにステップＳ１０２において演算された差分ΔＤが累積されないようにする。

ステップＳ１０９において、補給回数Ｎの値が１０よりも小さければ、コントローラ５００は、現在の差分の累積値ΣΔＤにステップＳ１０２において差分演算部１２００により演算された差分ΔＤを加算せずに、トナー補給制御処理を終了する。つまり、累積値演算部１２０２は前回のトナー補給制御処理において演算した差分の累積値ΣΔＤを保持する。これによって、次回のトナー補給制御処理において、必要量演算部１３００は、前回の差分ΔＤが累積されていない差分の累積値ΣΔＤに基づいて、トナーボトルＴから現像器１００に補給すべきトナーの量Ｘを演算する。

一方、ステップＳ１０９において、補給回数Ｎの値が１０以上であれば、累積値演算部１２０２は、前回の差分の累積値ΣΔＤに今回の差分ΔＤを加算する（Ｓ１１０）。ステップＳ１１０の累積処理において、前回の差分の累積値ΣΔＤとは、ステップＳ１１０実行時点における差分の累積値ΣΔＤである。さらに、ステップＳ１１０の累積処理において、今回の差分ΔＤとは、ステップＳ１０２において差分演算部１２００が演算した差分ΔＤである。

なお、トナーボトルＴから現像器１００へ供給されるトナーの量が安定するまでに必要なトナーボトルＴの累積回転回数は、トナーボトルＴの構成によって異なる。そのため、トナーボトルＴから現像器１００に補給されるトナーの量が安定するまでに必要なトナーボトルＴの累積回転回数は、実験によって適宜決定すればよい。

ステップＳ１１０において累積値演算部１２０２が現在の差分の累積値ΣΔＤに差分ΔＤを累積した後、コントローラ５００はトナー補給量制御処理を終了する。これによって、次回のトナー補給制御処理が実施された場合、補給すべきトナーの必要量Ｘを決定するために、ステップＳ１１０において更新された差分の累積値ΣΔＤが用いられる。

本実施形態では、トナーボトルＴが装着部２０に装着されてから、トナーボトルＴの排出量が目標量に安定すると予測された回転回数分、トナーボトルＴが回転されるまでの期間において、差分の累積値ΣΔＤを加算しない構成とした。そのため、本実施形態によれば、トナーボトルＴが交換されてからトナーボトルＴによるトナーの排出量が安定するまでの間、現像器１００内のトナーの量が目標量に対して大幅に変動してしまうことを抑制できる。

（効果の比較）
本実施形態のトナー補給制御処理と比較例のトナー補給制御処理を実施した場合における現像器１００内のトナー濃度を比較した結果を図６に基づいて説明する。

図６において、トナーボトルＴが交換されてから１０回以上回転するまで差分の累積値ΣΔＤを加算しなかった場合の現像器１００内のトナー濃度を実線（本実施形態）で示している。また、トナーボトルＴが交換されたにも拘わらず差分の累積値ΣΔＤを加算した場合の現像器１００内のトナー濃度を破線（比較例）で示している。

図６は、トナーボトルＴが交換された後、ビデオカウント値が同じ画像を連続して形成し続けた場合における現像器１００内のトナー濃度の推移を示した図である。なお、現像器１００内のトナー濃度の目標値は１０［％］とする。なお、図６において、トナーボトルＴが交換されたときのトナー濃度が目標値（１０［％］）であり、交換される前のトナーボトルＴのトナーの排出量は目標量（２５０［ｍｇ］）よりも少なかった。さらに、交換後のトナーボトルＴのトナーの排出量は目標量よりも多いものとする。

比較例（破線）においては、トナーボトルＴが交換されてから３０［ｓｅｃ］が経過したときに、トナーボトルＴから現像器１００にトナーが補給される。これにより、現像器１００内のトナー濃度が増加する。しかし、交換後のトナーボトルＴのトナーの排出量は目標量よりも多いので、現像器１００内のトナー濃度は増加し続け、４０［ｓｅｃ］が経過したときには目標値よりも１．４ポイントも高くなった。

これは、インダクセンサ１１２の応答性が遅いので、交換後のトナーボトルＴのトナーの排出量が目標量よりも多いにも拘わらず、差分の累積値ΣΔＤがトナーボトルＴから現像器１００にトナーを補給させるタイミングを更に早めるような値となってしまうからである。

その結果、トナーボトルＴが交換されてから６０［ｓｅｃ］が経過した後、現像器１００内のトナー濃度が目標値に対してマイナス側に乖離し始める。そして、トナーボトルＴが交換されてから７５［ｓｅｃ］が経過したときには、現像器１００内のトナー濃度が目標値よりも０．８ポイントも低くなってしまった。

これは、差分の累積値ΣΔＤが、トナーを補給させるタイミングを遅くするような値に変化したからである。これにより、現像器１００内のトナー濃度が目標値から低下しているにも拘わらず、トナーボトルＴから現像器１００にトナーが補給されなかった。

そして、現像器１００内のトナー濃度は、目標値に対して増減を繰り返して、トナーボトルＴが交換されてから１２０［ｓｅｃ］が経過したころから目標値で安定する。

一方、本実施形態（実線）においては、トナーボトルＴが交換されてから６０［ｓｅｃ］が経過したときに、トナーボトルＴから現像器１００にトナーが補給される。これにより、現像器１００内のトナー濃度が増加する。そして、トナーボトルＴが交換されてから８０［ｓｅｃ］が経過したときに、現像器１００内のトナー濃度は目標理よりも０．５ポイント高くなった。さらに、トナーボトルＴが交換されてから１００［ｓｅｃ］が経過したころには、現像器１００内のトナー濃度が目標値で安定する。

これは、交換後のトナーボトルＴのトナーの排出量が目標量よりも多いが、交換前の差分の累積値ΣΔＤがトナーボトルＴから現像器１００にトナーを補給させるタイミングを早めることがないからである。

本実施形態によれば、トナーボトルＴが交換されてからトナーボトルＴの回転回数の累積回数が１０回となるまでの期間において差分の累積値ΣΔＤを累積させないので、現像器１００内のトナー濃度の変動量を抑制できる。さらに、本実施形態によれば、トナーボトルＴが交換されてからトナーボトルＴの累積回転回数が１０回に達するまでの期間、差分の累積値ΣΔＤを累積させないので、トナーボトルＴが交換されてから現像器１００内のトナー濃度が目標値に安定するまでの時間を短縮できる。つまり、本実施形態のトナー補給制御によれば、トナーボトルＴが交換された場合であっても、現像器に補給すべきトナーの量を高精度に制御することができる。

また、本実施形態において、トナーボトルＴが交換されてからトナーボトルＴの累積回転回数が１０回に達するまでの期間において、差分の累積値ΣΔＤに差分ΔＤを加算しない構成とした。しかしながら、前述の期間において、累積値演算部１２０２が差分ΔＤの値を０として差分の累積値ΣΔＤに加算する構成としてもよい。

また、本実施形態においては、トナーボトルＴが交換されてからトナーボトルＴが１０回転以上した場合、差分の累積値ΣΔＤを演算した結果がＲＡＭ５０２に記憶され、必要量Ｘを演算する際にＲＡＭ５０２に記憶された差分の累積値ΣΔＤを読み出している。しかし、トナーボトルＴが交換されてからトナーボトルＴの累積回転回数が１０回に達するまでの期間において、差分の累積値ΣΔＤを演算した結果がＲＡＭ５０２に記憶されない構成としてもよい。

また、本実施形態においては、画像形成部Ｐが記録材１ページの画像を形成する度にコントローラ５００がトナー補給量制御処理を実施する構成としたが、コントローラ５００がトナー補給制御処理を実施するタイミングは、この構成に限定されない。例えば、現像器１００に蓄積されているトナーを撹拌する撹拌スクリューが回転している間、コントローラ５００が所定の時間間隔において図４のトナー補給制御処理を実行する構成としてもよい。この構成とすれば、画像形成部Ｐがトナー像を形成していないタイミングにおいても、トナーボトルＴから現像器１００にトナーを補給できる。

また、本実施形態においては、トナーボトルＴの回転量を制御することによってトナーボトルＴから現像器１００に供給されるトナーの量を制御する構成としたが、トナーボトルＴの回転速度に応じて供給量を制御する構成であってもよい。この構成とした場合、コントローラ５００は、トナーボトルＴから現像器１００に補給すべきトナーの必要量Ｘに基づいてトナーボトルＴの回転速度を決定し、トナーボトルＴの回転速度が前記決定された回転速度となるように、補給モータ１２０を制御すればよい。

Ｔ トナーボトル
２０ 装着部
１００ 現像器
１１１ フォトインタラプタ
１１２ インダクセンサ
１２０ 補給モータ
５００ コントローラ
１２００ 差分演算部
１２０２ 累積値演算部

Claims (20)

1. トナーを蓄積する蓄積部を備え、画像データに基づく静電潜像を感光体に形成し、前記静電潜像を前記蓄積部に蓄積された前記トナーを用いて現像することによって、前記静電潜像に基づくトナー像を形成する画像形成手段と、
   前記蓄積部に蓄積された前記トナーの量を検知する第１の検知手段と、
   前記蓄積部に補給するための補給用トナーを収容した収容容器が装着される装着部と、
   前記収容容器が前記装着部に装着されていない状態から前記収容容器が前記装着部に装着された状態に変化したことを検知する第２の検知手段と、
   前記装着部に装着された前記収容容器から前記蓄積部に前記補給用トナーを補給する補給手段と、
   前記第１の検知手段により検知されたトナーの量と前記蓄積部に蓄積されるべきトナーの目標量との差を演算する第１の演算部と、
   前記第１の演算部により演算された前記差の累積値を演算する第２の演算部と、
   前記第１の演算部により演算された前記差と、前記第２の演算部により演算された前記差の累積値とに基づいて、前記補給手段を制御する制御手段と、を有し、
   前記第２の演算部は、前記第２の検知手段により前記収容容器が前記装着部に装着されていない状態から前記収容容器が前記装着部に装着された状態に変化したことが検知されてから、前記補給手段が所定回数の補給を行うまでの期間において、前記第２の演算部により前記差が累積されないようにすることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２の演算部は、前記期間において前記第２の演算部による累積処理を実行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。
3. 前記第２の演算部は、前記期間において前記収容容器が前記装着部に装着される前に前記第２の演算部により演算された前回の累積値に前記第１の演算部により演算された前記差を０として加算して今回の累積値を演算することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記補給手段は、前記収容容器を回転させることによって前記収容容器から前記蓄積部にトナーを補給し、
   前記補給手段は、前記収容容器を所定の回転量だけ回転させることによって１回分の補給動作を行い、
   前記期間は、前記収容容器が前記装着部に装着されてから前記収容容器の回転回数の累積が所定の回転回数となるまでの期間であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記差と前記差の累積値とに基づいて、前記補給手段を制御するための制御パラメータを決定する決定部を更に備え、
   前記制御手段は、前記決定部により決定された前記制御パラメータを累積した値が閾値を越えなければ、前記収容容器を回転させないことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記画像形成手段が前記トナー像を形成することによって前記蓄積部から消費されるトナーの消費量を、前記画像データに基づいて演算する第３の演算部を更に有し、
   前記補給手段は、前記収容容器を回転させることによって前記収容容器から前記蓄積部にトナーを補給し、
   前記制御手段は、前記第１の演算部により演算された前記差、前記第２の演算部により演算された前記差の累積値、及び、前記第３の演算部により演算された前記消費量に基づいて、前記補給手段を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、前記差、前記差の累積値、及び、前記消費量に基づいて、前記補給手段を制御するための制御パラメータを決定する決定部を更に備え、
   前記制御手段は、前記決定部により決定された前記制御パラメータを累積した値が閾値を越えなければ、前記収容容器を回転させないことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記制御手段は、前記決定部により決定された前記制御パラメータに基づいて前記収容容器の回転量を決定し、
   前記補給手段は、前記制御手段により決定された前記回転量に基づいて、前記収容容器を回転させることを特徴とする請求項５又は７に記載の画像形成装置。
9. 前記決定部は、前記画像形成手段が記録材１ページの画像を形成する度に前記制御パラメータを決定することを特徴とする請求項５又は７又は８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 前記蓄積部には、前記トナーを含む現像剤が収容されており、
    前記蓄積部は、前記蓄積部に収容された前記現像剤を撹拌する撹拌手段を備え、
    前記決定部は、前記撹拌手段が前記現像剤を撹拌している間、所定の時間間隔において前記制御パラメータを決定することを特徴とする請求項５又は７又は８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. トナーを蓄積する蓄積部を備え、画像データに基づく静電潜像を感光体に形成し、前記静電潜像を前記蓄積部に蓄積された前記トナーを用いて現像することによって、前記静電潜像に基づくトナー像を形成する画像形成手段と、前記蓄積部に蓄積された前記トナーの量を検知する第１の検知手段と、前記蓄積部に補給するための補給用トナーを収容した収容容器が装着される装着部と、前記収容容器が前記装着部に装着されていない状態から前記収容容器が前記装着部に装着された状態に変化したことを検知する第２の検知手段と、前記装着部に装着された前記収容容器から前記蓄積部に前記補給用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、
    前記第１の検知手段により検知された前記蓄積部に蓄積された前記トナーの量と、前記蓄積部に蓄積されるべきトナーの目標量との差を演算する第１の演算工程と、
    前記差の累積値を演算する第２の演算工程と、
    前記差と、前記差の累積値とに基づいて、前記補給手段を制御する制御工程と、を有し、
    前記第２の演算工程において、前記第２の検知手段により前記収容容器が前記装着部に装着されていない状態から前記収容容器が前記装着部に装着された状態に変化したことが検知されてから、前記補給手段が所定回数の補給を行うまでの期間において、前記差が累積されないようにすることを特徴とする画像形成装置の制御方法。
12. 前記第２の演算工程は、前記期間において前記差を累積する累積処理を実行しないことを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置の制御方法。
13. 前記第２の演算工程は、前記期間において前記収容容器が前記装着部に装着される前の累積値に前記差を０として加算することによって、前記累積値を更新することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置の制御方法。
14. 前記補給手段は、前記収容容器を回転させることによって前記収容容器から前記蓄積部にトナーを補給し、
    前記補給手段は、前記収容容器を所定の回転量だけ回転させることによって１回分の補給動作を行い、
    前記期間は、前記収容容器が前記装着部に装着されてから前記収容容器の回転回数の累積が所定の回転回数となるまでの期間であることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
15. 前記制御工程は、前記差と前記差の累積値とに基づいて、前記補給手段を制御するための制御パラメータを決定する決定工程を更に備え、
    前記制御工程において、前記制御パラメータを累積した値が閾値を越えなければ、前記収容容器を回転させないことを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置の制御方法。
16. 前記画像形成手段が前記トナー像を形成することによって前記蓄積部から消費されるトナーの消費量を、前記画像データに基づいて演算する第３の演算工程を更に有し、
    前記補給手段は、前記収容容器を回転させることによって前記収容容器から前記蓄積部にトナーを補給し、
    前記制御工程において、前記補給手段は、前記差、前記差の累積値、及び、前記消費量に基づいて前記補給手段を制御することを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の画像形成装置の制御方法。
17. 前記制御工程は、前記差、前記差の累積値、及び、前記消費量に基づいて、前記補給手段を制御するための制御パラメータを決定する決定工程を更に備え、
    前記制御工程において、前記制御パラメータを累積した値が閾値を越えなければ、前記収容容器を回転させないことを特徴とする請求項１６に記載の画像形成装置の制御方法。
18. 前記制御工程において、前記制御パラメータに基づいて前記収容容器の回転量が決定され、
    前記補給手段は、前記回転量に基づいて前記収容容器を回転させることを特徴とする請求項１５又は１７に記載の画像形成装置の制御方法。
19. 前記決定工程において、前記画像形成手段が記録材１ページの画像を形成する度に前記制御パラメータが決定されることを特徴とする請求項１５又は１７又は１８のいずれか一項に記載の画像形成装置の制御方法。
20. 前記蓄積部には、前記トナーを含む現像剤が収容されており、
    前記蓄積部は、前記蓄積部に収容された前記現像剤を撹拌する撹拌手段を備え、
    前記決定工程において、前記撹拌手段が前記現像剤を撹拌している間、所定の時間間隔において前記制御パラメータが決定されることを特徴とする請求項１５又は１７又は１８のいずれか一項に記載の画像形成装置の制御方法。

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