JP2020173362A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡素な構成によりトナー補給ユニットの振動音を抑制できる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置10において、駆動回路6は、交流の指令信号S11に同期した駆動信号S21を圧電素子5に供給することによって振動を前記圧電素子5に発生させ、前記指令信号S11が入力されない場合に、トナー補給ユニット44の振動の検出信号S12を出力する。振動推定部(制御装置8)は、前記トナー補給ユニット44の動作が開始してから調整期間が経過する前に、前記検出信号S12の変化およびトナー残量に対応する振動特性情報である選択特性情報が表す周波数に基づいて前記トナー補給ユニット44の振動の位相変化を推定する。振動制御部(制御装置8)は、前記選択特性情報が表す振幅および周波数の前記指令信号S11を、前記位相変化の推定結果に対して逆位相で前記駆動回路6へ出力する。【選択図】図1

Description

本発明は、トナー補給ユニットの振動による騒音を抑制でき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、感光体、現像装置およびトナー補給ユニットを備える。前記現像装置は、前記感光体に形成された静電潜像をトナー像へ現像する。前記トナー補給ユニットは、トナーを収容するトナー容器を有し、前記現像装置に前記トナーを補給する。前記トナー補給ユニットは、前記画像形成装置の本体に対して取り外し可能な状態で装着される。
前記トナー補給ユニットは、前記トナー容器に内包された撹拌部材および補給スクリューなどの回転体をさらに備える。前記撹拌部材は、回転駆動されることによって前記トナー容器内の前記トナーを撹拌する。前記補給スクリューは、回転駆動されることによって前記トナーを前記トナー容器の排出口を通じて前記現像装置へ送り出す。
また、前記画像形成装置において、振動検出手段および圧電素子が、前記感光体に接触するブレード部材に取り付けられ、前記圧電素子が、前記振動検出手段により検出される振動と逆位相の振動を発生させることが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−338170号公報
ところで、前記トナー補給ユニットは、前記撹拌部材および前記補給スクリューの回転によって振動し、振動音を発する。そのため、前記トナー補給ユニットの振動音を抑制することが望まれる。
さらに、前記トナー補給ユニットは、消耗品であるため、極力簡素に構成されることが望まれる。
本発明の目的は、簡素な構成によりトナー補給ユニットの振動音を抑制できる画像形成装置を提供することにある。
本発明の一の局面に係る画像形成装置は、トナー補給ユニットと、残量算出部と、情報取得部と、圧電素子と、駆動回路と、振動推定部と、振動制御部と、を備える。前記トナー補給ユニットは、トナーを収容するトナー容器を有し、像担持体に形成された静電潜像をトナー像へ現像する現像装置に前記トナーを補給する。前記残量算出部は、予め設定される初期残量から前記トナー補給ユニットの動作実績に応じた補給量を減算することによって前記トナー容器におけるトナー残量を算出する。前記情報取得部は、予め前記トナー残量の複数の候補とそれぞれ前記トナー補給ユニットの動作時における前記トナー補給ユニットの振動の周波数および振幅を特定する複数の振動特性情報とを対応づけて記憶する記憶装置から、算出された前記トナー残量に対応する前記振動特性情報である選択特性情報を取得する。前記圧電素子は、前記トナー容器に取り付けられている。前記駆動回路は、交流の指令信号が入力される場合に、前記指令信号に同期した駆動信号を前記圧電素子に供給することによって前記指令信号の振幅、周波数および位相に対応する振動を前記圧電素子に発生させ、前記指令信号が入力されない場合に、前記圧電素子の出力電圧に対応する前記トナー補給ユニットの振動の検出信号を出力する。前記振動推定部は、前記トナー補給ユニットの動作が開始してから予め定められた調整期間が経過する前に、前記駆動回路から出力される前記検出信号の変化および前記選択特性情報が表す周波数に基づいて前記トナー補給ユニットの振動の位相変化を推定する。前記振動制御部は、前記調整期間の経過後における前記トナー補給ユニットの動作中に、前記選択特性情報が表す振幅および周波数の前記指令信号を、前記位相変化の推定結果に対して逆位相で前記駆動回路へ出力する。
本発明によれば、簡素な構成によりトナー補給ユニットの振動音を抑制できる画像形成装置を提供することが可能になる。
図1は、実施形態に係る画像形成装置の構成図である。 図2は、実施形態に係る画像形成装置が備える制御装置の構成を表すブロック図である。 図3は、実施形態に係る画像形成装置が参照するユニット振動特性データの構成の一例を表す図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
[画像形成装置10の構成]
実施形態に係る画像形成装置10は、電子写真方式でプリント処理を実行する画像形成部4を備える。前記プリント処理は、シート9に画像を形成する処理である。シート9は、用紙または樹脂フィルムなどのシート状の画像形成媒体である。
図1に示されるように、画像形成装置10は、シート搬送装置3、画像形成部4、制御装置8、操作装置8Xおよび表示装置8Yなどを備える。
シート搬送装置3および画像形成部4は、画像形成装置10の本体100内に設けられている。本体100は、画像形成装置10の筐体である。画像形成装置10は、シート9の搬送路300を内部に有する。
シート搬送装置3は、シート送出機構30および複数組のローラー対31を備える。シート送出機構30は、シート収容部101に収容されたシート9を、搬送路300へ送り出す。
複数組のローラー対31は、シート9を搬送路300に沿って搬送し、さらに、シート9を搬送路300から本体100の外の排出トレイ102上へ排出する。
画像形成部4は、搬送路300に沿って搬送されるシート9に画像を形成する。画像形成部4は、光走査ユニット40、感光体41、帯電装置42、現像装置43、トナー補給ユニット44、転写装置45、クリーニング装置46および定着装置47などを備える。
ドラム状の感光体41が回転し、帯電装置42が感光体41の表面を帯電させる。光走査ユニット40が、帯電した感光体41の表面にビーム光を走査することにより、感光体41の表面に静電潜像を書き込む。
帯電装置42および光走査ユニット40の作用により、プリント対象の画像データに基づく前記静電潜像が、感光体41の表面に形成される。
現像装置43は、前記静電潜像が形成された感光体41にトナー90を供給することにより、前記静電潜像をトナー像へ現像する。前記静電潜像が現像されることにより、感光体41は、前記トナー像を担持して回転する。なお、感光体41は像担持体の一例である。
転写装置45は、感光体41上の前記トナー像を、搬送路300に沿って搬送されるシート9に転写する。なお、転写装置45が、感光体41上の前記トナー像を中間転写ベルトに転写させ、その後、前記中間転写ベルト上の前記トナー像をシート9に転写させる装置であることも考えられる。
定着装置47は、シート9に転写された前記トナー像を加熱しつつ加圧する。これにより、定着装置47は、前記トナー像をシート9に定着させる。
クリーニング装置46は、感光体41の表面に残存するトナー90を除去する。トナー補給ユニット44は、現像装置43にトナー90を補給する。トナー補給ユニット44は、本体100に対して取り外し可能な状態で装着される。
トナー補給ユニット44は、トナー90を収容するトナー容器440を有する。さらに、トナー補給ユニット44は、トナー容器440に内包された撹拌部材441および補給スクリュー442などの回転体を備える。
撹拌部材441は、回転駆動されることによってトナー容器440内のトナー90を撹拌する。補給スクリュー442は、回転駆動されることによってトナー90をトナー容器440の排出口を通じて現像装置43へ送り出す。撹拌部材441および補給スクリュー442は、補給モーター44xによって回転駆動される。
操作装置8Xは、ユーザーの操作を受け付ける情報入力装置である。表示装置8Yは、画像を含む各種の情報を表示する。例えば、操作装置8Xおよび表示装置8Yが、タッチパネルを有する表示パネルにより構成されることが考えられる。
図2に示されるように、制御装置8は、CPU(Central Processing Unit)80、RAM(Random Access Memory)81、二次記憶装置82および信号インターフェイス83を備える。なお、CPU80の代わりに、DSP(Digital Signal Processor)などの他のプロセッサーが採用されることも考えられる。
RAM81は、コンピューター読み取り可能な揮発性の記憶装置である。RAM81は、CPU80が実行するプログラムおよびCPU80が前記プログラムを実行する過程で出力および参照するデータを一次記憶する、RAM81は、二次記憶装置82よりも高速なデータアクセスが可能な記憶装置である。
二次記憶装置82は、コンピューター読み取り可能な不揮発性の記憶装置である。例えば、二次記憶装置82がフラッシュメモリーおよびハードディスクドライブの一方または両方を含むことが考えられる。
CPU80は、前記プログラムを実行することにより、主制御部8aおよび補給制御部8bなどとして動作する。
主制御部8aは、表示装置8Yを制御するとともに、操作装置8Xに対する操作内容に応じた処理を開始させる。さらに、主制御部8aは、不図示の通信装置を制御することにより、他装置からデータを受信する処理、および、前記他装置へデータを送信する処理を実行する。
さらに、主制御部8aは、シート9の搬送に関連する各種のモーターを制御することにより、シート送出機構30および複数組のローラー対31の動作を制御する。
さらに、主制御部8aは、前記プリント処理に関連する各種のモーター、レーザー光源、電圧出力回路およびヒーターなどを制御することにより、光走査ユニット40、帯電装置42、現像装置43、トナー補給ユニット44、転写装置45、クリーニング装置46および定着装置47の動作を制御する。
補給制御部8bは、補給モーター44xを制御することにより、トナー補給ユニット44の作動および停止を制御する。例えば、補給制御部8bは、前記プリント処理におけるプリント画素数を積算し、積算画素数が予め定められた基準画素数だけ増加するごとに、補給モーター44xを予め定められた時間だけ動作させる。
また、現像装置43が、トナー90と磁性キャリアとを含む現像剤を用いて現像を行い、画像形成装置10が、不図示の透磁率センサーを備える場合がある。前記透磁率センサーは、前記現像剤の透磁率を検出する。
上記の場合、補給制御部8bが、前記透磁率センサーによる検出透磁率が予め定められた上限値を上回るごとに、補給モーター44xを予め定められた時間だけ動作させることも考えられる。
ところで、トナー補給ユニット44は、撹拌部材441および補給スクリュー442の回転によって振動し、振動音を発する。そのため、トナー補給ユニット44の振動音を抑制することが望まれる。
さらに、トナー補給ユニット44は、消耗品であるため、極力簡素に構成されることが望まれる。
以下に示されるように、画像形成装置10は、簡素な構成によりトナー補給ユニット44の振動音を抑制する構成を備える。
画像形成装置10は、トナー容器440に取り付けられた圧電素子5をさらに備える。トナー容器440には、圧電素子5と電気的に接続された電極である容器電極50も取り付けられている。
さらに、画像形成装置10は、本体電極60および駆動回路6も備える。本体電極60は、トナー容器440が本体100に装着された状態において、容器電極50と接触する電極である。本体電極60は、本体100に配置されている。
画像形成装置10において、CPU80は、前記プログラムを実行することにより、さらに残量算出部8c、情報取得部8d、振動推定部8eおよび振動制御部8fとしても動作する。
駆動回路6は、本体100に配置され、本体電極60と電気的に接続されている。即ち、駆動回路6は、トナー容器440が本体100に装着された状態において、本体電極60および容器電極50を介して圧電素子5と電気的に接続される。
駆動回路6は、交流の指令信号S11が入力される場合に、指令信号S11に同期した駆動信号S21を圧電素子5に供給する。これにより、駆動回路6は、指令信号S11の振幅、周波数および位相に対応する振動を圧電素子5に発生させる。
一方、駆動回路6は、指令信号S11が入力されない場合に、圧電素子5の出力電圧S22に対応するトナー補給ユニット44の振動の検出信号S12を出力する。検出信号S12は、圧電素子5の出力電圧S22に対してフィルタによるノイズ成分の除去および信号増幅が施された信号である。
残量算出部8cは、トナー容器440におけるトナー残量を算出する。残量算出部8cは、予め設定される初期残量からトナー補給ユニット44の動作実績に応じた補給量を減算することによって前記トナー残量を算出する。
例えば、残量算出部8cは、補給モーター44xの累積動作時間に予め定められた係数を乗算することによって前記補給量を算出する。前記初期残量は、新品のトナー補給ユニット44においてトナー容器440が収容しているトナー90の量である。
図2に示されるように、二次記憶装置82は、予めユニット振動特性データD1を記憶している。図3に示されるように、ユニット振動特性データD1は、それぞれ前記トナー残量の候補である複数の候補残量データD11と、複数の振動特性情報D12とを含む。
複数の候補残量データD11と複数の振動特性情報D12とは対応付けられている。図3に示される例において、候補残量データD11各々は、前記初期残量に対する前記トナー残量の比率の範囲で表されている。
複数の振動特性情報D12は、それぞれトナー補給ユニット44の動作時におけるトナー補給ユニット44の振動の周波数および振幅を特定する情報である。トナー補給ユニット44の振動の周波数および振幅は、トナー容器440におけるトナー90の残量に応じて変化する。
一般に、トナー容器440におけるトナー90の残量が少ないほど、トナー補給ユニット44の振動の振幅が大きい。
複数の振動特性情報D12は、それぞれトナー容器440におけるトナー90の残量が異なる条件の下で実際のトナー補給ユニット44の振動を測定した結果を表す。
トナー補給ユニット44の振動の振幅および周波数が、撹拌部材441および補給スクリュー442の回転角度に応じて周期的に変化する場合がある。そのため、本実施形態における振動特性情報D12各々は、トナー補給ユニット44の振動の振幅および周波数の周期的な変化を特定する情報を含む。
図3に示される例において、振動特性情報D12各々は、トナー補給ユニット44の振動の振幅および周波数の1周期分の変化を表す情報である。
振動特性情報D12各々が表すトナー補給ユニット44の振動の周波数の変化から、トナー補給ユニット44の動作中におけるトナー補給ユニット44の振動の位相変化を特定することができる。
また、トナー補給ユニット44の動作中におけるトナー補給ユニット44の振動の前記位相変化から、トナー補給ユニット44の動作中におけるトナー補給ユニット44の振動の周波数の変化を特定することができる。従って、振動特性情報D12各々が、トナー補給ユニット44の振動の前記位相変化を表す情報であってもよい。
情報取得部8dは、二次記憶装置82から、残量算出部8cにより算出された前記トナー残量に対応する振動特性情報D12である選択特性情報を取得する。
振動推定部8eは、トナー補給ユニット44の動作が開始してから予め定められた調整期間が経過する前に、トナー補給ユニット44の振動の前記位相変化を推定する。その際、振動推定部8eは、駆動回路6から出力される検出信号S12の変化および前記選択特性情報が表す周波数に基づいて、前記位相変化を推定する。
振動推定部8eは、駆動回路6から信号インターフェイス83を通じて検出信号S12を入力する。
例えば、振動推定部8eは、前記調整期間における検出信号S12の振幅および周波数を特定する。さらに、振動推定部8eは、前記選択特性情報が表す振幅および周波数の変化における検出信号S12の振幅および周波数と最も近似する部分を起点部として特定する。
そして、振動推定部8eは、トナー補給ユニット44の動作の開始時からの経過時間を、前記選択特性情報が表す周波数の変化における前記起点部からの経過時間に換算することにより、トナー補給ユニット44の振動の位相を推定する。
本実施形態において、振動推定部8eは、検出信号S12の変化および前記選択特性情報が表す周期的な周波数変化に基づいて、トナー補給ユニット44の振動の前記位相変化を推定する。
振動制御部8fは、前記調整期間の経過後におけるトナー補給ユニット44の動作中に、前記選択特性情報が表す振幅および周波数の指令信号S11を、前記位相変化の推定結果に対して逆位相で駆動回路6へ出力する。
本実施形態において、振動制御部8fは、前記調整期間の経過後におけるトナー補給ユニット44の動作中に、前記選択特性情報に従って振幅および周波数が周期的に変化する指令信号S11を駆動回路6へ出力する。
なお、振動制御部8fは、信号インターフェイス83を通じて指令信号S11を駆動回路6へ出力する。
指令信号S11が入力された駆動回路6は、指令信号S11に同期した駆動信号S21を圧電素子5に供給する。これにより、駆動回路6は、指令信号S11の振幅、周波数および位相に対応する振動を圧電素子5に発生させる。
即ち、駆動回路6は、前記調整期間の経過後におけるトナー補給ユニット44の動作中に、前記位相変化の推定結果に対して逆位相で変化する指令信号S11に同期した駆動信号S21を圧電素子5に供給する。これにより、圧電素子5は、前記位相変化の推定結果に対して逆位相で変化する指令信号S11に同期し、指令信号S11の振幅に比例した振幅の振動を発生する。
本実施形態において、振動制御部8fは、前記調整期間の経過後におけるトナー補給ユニット44の動作中に、前記選択特性情報に従って振幅および周波数が周期的に変化する指令信号S11を駆動回路6へ出力する。
前述したように、トナー補給ユニット44の振動の振幅および周波数は、トナー容器440における前記トナー残量に依存する。ユニット振動特性データD1は、そのようなトナー補給ユニット44の振動の特性を表す。また、前記選択特性情報は、現状のトナー補給ユニット44の振動の振幅および周波数を表す。
そして、振動制御部8fおよび駆動回路6は、前記選択特性情報に基づいて、現状のトナー補給ユニット44の振動に対して逆位相の振動を圧電素子5に発生させる。これにより、トナー補給ユニット44の振動が抑制される。
また、画像形成装置10における圧電素子5は、トナー補給ユニット44の振動の位相を検出する素子と、トナー補給ユニット44の振動に対して逆位相の振動を発生する素子とを兼ねる。従って、トナー補給ユニット44に振動検出用の素子および振動発生用の素子の両方が取り付けられる必要がない。即ち、消耗品であるトナー補給ユニット44を簡素に構成することができる。
3 :シート搬送装置
4 :画像形成部
5 :圧電素子
6 :駆動回路
8 :制御装置
8X :操作装置
8Y :表示装置
8a :主制御部
8b :補給制御部
8c :残量算出部
8d :情報取得部
8e :振動推定部
8f :振動制御部
9 :シート
10 :画像形成装置
30 :シート送出機構
31 :ローラー対
40 :光走査ユニット
41 :感光体
42 :帯電装置
43 :現像装置
44 :トナー補給ユニット
44x :補給モーター
45 :転写装置
46 :クリーニング装置
47 :定着装置
50 :容器電極
60 :本体電極
80 :CPU
81 :RAM
82 :二次記憶装置
83 :信号インターフェイス
90 :トナー
100 :本体
101 :シート収容部
102 :排出トレイ
300 :搬送路
440 :トナー容器
441 :撹拌部材
442 :補給スクリュー
D1 :ユニット振動特性データ
D11 :候補残量データ
D12 :振動特性情報
S11 :指令信号
S12 :検出信号
S21 :駆動信号
S22 :出力電圧

Claims (2)

  1. トナーを収容するトナー容器を有し、像担持体に形成された静電潜像をトナー像へ現像する現像装置に前記トナーを補給するトナー補給ユニットと、
    予め設定される初期残量から前記トナー補給ユニットの動作実績に応じた補給量を減算することによって前記トナー容器におけるトナー残量を算出する残量算出部と、
    予め前記トナー残量の複数の候補とそれぞれ前記トナー補給ユニットの動作時における前記トナー補給ユニットの振動の周波数および振幅を特定する複数の振動特性情報とを対応づけて記憶する記憶装置から、算出された前記トナー残量に対応する前記振動特性情報である選択特性情報を取得する情報取得部と、
    前記トナー容器に取り付けられた圧電素子と、
    交流の指令信号が入力される場合に、前記指令信号に同期した駆動信号を前記圧電素子に供給することによって前記指令信号の振幅、周波数および位相に対応する振動を前記圧電素子に発生させ、前記指令信号が入力されない場合に、前記圧電素子の出力電圧に対応する前記トナー補給ユニットの振動の検出信号を出力する駆動回路と、
    前記トナー補給ユニットの動作が開始してから予め定められた調整期間が経過する前に、前記駆動回路から出力される前記検出信号の変化および前記選択特性情報が表す周波数に基づいて前記トナー補給ユニットの振動の位相変化を推定する振動推定部と、
    前記調整期間の経過後における前記トナー補給ユニットの動作中に、前記選択特性情報が表す振幅および周波数の前記指令信号を、前記位相変化の推定結果に対して逆位相で前記駆動回路へ出力する振動制御部と、を備える画像形成装置。
  2. 前記振動特性情報が、前記トナー補給ユニットの振動の振幅および周波数の周期的な変化を特定する情報を含み、
    前記振動推定部は、前記検出信号の変化および前記選択特性情報が表す周期的な周波数変化に基づいて前記位相変化を推定し、
    前記振動制御部は、前記調整期間の経過後における前記トナー補給ユニットの動作中に、前記選択特性情報に従って振幅および周波数が周期的に変化する前記指令信号を前記駆動回路へ出力する、請求項1に記載の画像形成装置。
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