(57)【要約】【課題】この発明は、使用環境や装置の使用状況が変化した場合にも精度よくトナー消費量を検出することができることを課題とする。【解決手段】この発明は、温湿度センサ２３と、像担持体上に形成された画像の濃度を検出する濃度検出手段２４と、像担持体の累積回転数をカウントするカウンタ２６と、トナー消費量算出に関連する、トナー消費量導出用情報を有する関連情報を記憶する記憶手段２７と、前記関連情報を用いて画像形成時におけるトナー消費量を算出する算出手段２８と、前記トナー消費量の累積値を演算する演算手段２８と、前記トナー消費量の累積値が所定値以上か否かを判定する判定手段２８とを備え、温湿度センサ２３の検知結果と、濃度検出手段２４の検出結果と、前記像担持体の累積回転数のカウント値を踏まえて、前記関連情報の中から最適なトナー消費量導出用情報を選択して前記トナー消費量の算出に用いるものである。【選択図】図６
2008070796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを用いて画像を形成し、第１の像担持体を有する画像形成装置において、所定の単位で前記画像を形成した際に消費されるトナー消費量を求めるトナー消費量演算装置であって、
当該画像形成装置の本体内部の温湿度を検出する温湿度センサと、
前記第１の像担持体又は該第１の像担持体から画像が転写される第２の像担持体の上に形成された画像の濃度を検出する濃度検出手段と、
前記第１の像担持体の累積回転数をカウントするカウンタと、
トナー消費量算出に関連する、トナー消費量導出用情報を有する関連情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記関連情報を用いて前記画像形成装置の画像形成時におけるトナー消費量を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出した前記トナー消費量の累積値を演算する演算手段と、
前記トナー消費量の累積値が所定値以上か否かを判定する判定手段とを備え、
前記温湿度センサの検知結果と、前記濃度検出手段の検出結果と、前記演算手段で検出した前記第１の像担持体の累積回転数のカウント値を踏まえて、前記関連情報の中から最適なトナー消費量導出用情報を選択して前記トナー消費量の算出に用いることを特徴とするトナー消費量演算装置。
【請求項２】
画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられたカートリッジに収容されたトナーを用いて画像を形成し、前記カートリッジが第１の像担持体を有する画像形成装置において、所定の単位で前記画像を形成した際に消費されるトナー消費量を求めるトナー消費量演算装置であって、
前記画像形成装置の本体内部の温湿度を検出する温湿度センサと、
前記第１の像担持体又は該第１の像担持体から画像が転写される第２の像担持体の上に形成された画像の濃度を検出する濃度検出手段と、
前記第１の像担持体の累積回転数をカウントするカウンタと、
トナー消費量算出に関連する関連情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記関連情報を用いて前記画像形成装置の画像形成時におけるトナー消費量を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出した前記トナー消費量の累積値を演算する演算手段と、
前記トナー消費量の累積値が所定値以上か否かを判定する判定手段とを備え、
前記温湿度センサの検知結果と、前記濃度検出手段の検出結果と、前記演算手段で検出した前記第１の像担持体の累積回転数のカウント値を踏まえて、前記関連情報の中から最適なトナー消費量導出用情報を選択して前記トナー消費量の算出に用いることを特徴とするトナー消費量演算装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のトナー消費量演算装置において、
前記記憶手段は不揮発性記憶デバイスであることを特徴とするトナー消費量演算装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のトナー消費量演算装置において、
前記トナーカウンタは、所定の単位で画像を形成した際に前記画像を構成するトナーの総量を求め、このトナーの総量に、前記画像を形成する際に非画像形成部で消費されるかぶりトナー消費量を加算することにより前記トナー消費量を算出し、
かつ、前記かぶりトナー消費量は、前記第１の像担持体の単位回転数当たりかぶりトナー消費量と、前記画像の形成中の前記第１の像担持体の総回転数のカウント値との乗算値で算出することを特徴とするトナー消費量演算装置。
【請求項５】
請求項４に記載のトナー消費量演算装置において、
前記算出手段は、画像形成ドット１個単位で前記画像を形成する毎に、画像形成ドット１個当たりのトナー消費量を加算し、その累積値に基づき、前記画像形成で消費される前記トナーの総量を算出することを特徴とするトナー消費量演算装置。
【請求項６】
請求項５に記載のトナー消費量演算装置において、
前記記憶手段は、
複数の前記トナー消費量導出用情報と、
前記トナー消費量導出用情報と前記温湿度センサの検出結果との相関関係と、
前記トナー消費量導出用情報と前記濃度検出手段の検出結果との相関関係と、
前記トナー消費量導出用情報と前記第１の像担持体の前記累積回転数との相関関係と
を前記関連情報として記憶しており、
かつ、前記画像形成ドット１個当たりのトナー消費量は、前記相関関係に従って選択された前記トナー消費量導出用情報と前記画像形成ドットの値の配列に基づき設定することを特徴とするトナー消費量演算装置。
【請求項７】
請求項６に記載のトナー消費量演算装置において、
前記記憶手段は、前記関連情報を記述したルックアップテーブルを有することを特徴とするトナー消費量演算装置。
【請求項８】
請求項４〜６のいずれか１項に記載のトナー消費量演算装置において、
前記記憶手段は、
前記第１の像担持体の単位回転数当たりのかぶりトナー消費量と前記温湿度センサの検出結果との相関関係と、
前記第１の像担持体の前記単位回転数当りのかぶりトナー消費量と前記濃度検出手段の検出結果との相関関係と、
前記第１の像担持体の前記単位回転数当りのかぶりトナー消費量と前記第１の像担持体の前記累積回転数との相関関係と
を前記関連情報として記憶しており、
前記算出手段は、前記相関関係に従って前記第１の像担持体の単位回転数当たりのかぶりトナー消費量を設定することを特徴とするトナー消費量演算装置。
【請求項９】
請求項請求項６〜８のいずれか１項に記載のトナー消費量演算装置において、
前記濃度検出手段の検出結果として、前記第１の像担持体又は該第１の像担持体から画像が転写される第２の像担持体の上に形成された複数のテストパターンの濃度データを用いることを特徴とするトナー消費量演算装置。
【請求項１０】
請求項３〜９のいずれか１項に記載のトナー消費量演算装置を有し、
前記カートリッジが前記記憶手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項３〜９のいずれか１項に記載のトナー消費量演算装置を有し、
前記カートリッジが前記画像形成装置本体に装着された際に、
前記カートリッジに設けられた前記記憶手段に事前にプログラムされたカートリッジ識別番号を読み取り、
前記画像形成装置本体に前記カートリッジ認識番号を与えて前記カートリッジ固有の前記トナー消費量の累積値および前記第１の像担持体の累積回転数のカウント値を記憶することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項４または１１に記載の画像形成装置において、前記第１の像担持体は、画像データに基づいて露光されて静電潜像が形成され、この静電潜像が現像されて画像が形成される感光体からなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
トナーを用いて画像を形成する、第１の像担持体を有する画像形成装置のトナー消費量演算方法において、所定の単位で前記画像を形成した際に消費されるトナー消費量を求めるトナー消費量演算方法であって、
当該画像形成装置の本体内部の温湿度を温湿度センサにより検出する段階と、
前記第１の像担持体又は該第１の像担持体から画像が転写される第２の像担持体の上に形成された画像の濃度を濃度検出手段により検出する段階と、
前記第１の像担持体の累積回転数をカウンタでカウントする段階と、
記憶手段に記憶されているトナー消費量算出に関連する、トナー消費量導出用情報を有する関連情報を用いて前記画像形成装置の画像形成時におけるトナー消費量を算出手段により算出する段階と、
前記算出手段で算出した前記トナー消費量の累積値を演算手段により演算する段階と、
前記トナー消費量の累積値が所定値以上か否かを判定手段で判定する段階とを有し、
前記温湿度センサの検知結果と、前記濃度検出手段の検出結果と、前記演算手段で検出した前記第１の像担持体の累積回転数のカウント値を踏まえて、前記関連情報の中から最適なトナー消費量導出用情報を選択して前記トナー消費量の算出に用いることを特徴とするトナー消費量演算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を形成した際に消費されるトナー消費量を求めるトナー消費量演算装置、レーザープリンタ等の画像形成装置及びトナー消費量演算方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、画像形成で消費されるトナー消費量に、非画像部で消費されるトナー消費量をオフセット値として加算し、トナー消費量算出に関連するデータを書き換える手段を持つ画像形成装置が記載されている。  
特許文献２には、画像のドット数に基づいてトナー消費量を算出し、このトナー消費量を感光体の使用時間あるいは温湿度に応じて修正する画像形成装置が記載されている。
【０００３】
特許文献３には、画像形成時のトナー消費量をカウントするカウンタと、パッチ画像濃度を検出するセンサと、累積トナー消費量を演算する手段とからなるトナー消費量演算装置が記載されている。  
特許文献４には、形成される画像の画素数をカウントするカウント手段と、形成される画像の画素の濃度を検出する濃度検出手段とを有し、上記カウント手段がカウントした画素数を所定の標準画素数で割り算し、その割り算結果に、上記濃度検出手段で検出された濃度に応じた所定の係数を乗算し、その乗算結果をカウントし、そのカウント値をトナー消費量とする画像形成装置が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４-２１９４６０
【特許文献２】特開２００４-３４７８００
【特許文献３】特開２００４-３５４６６６
【特許文献４】特開２００３-２１５９８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
カラートナーを使用して画像を形成するプリンタ、複写機、ファクシミリ装置などのカラー画像形成装置においては、トナー補給などメンテナンスの都合上、ユーザに対して、イエロー（以下Ｙという）、シアン（以下Ｃという）、マゼンタ（以下Ｍという）、ブラック（以下Ｋという）の各色のトナーの消費量あるいは残量を示すことが要望されている。この要望を満たすためには、画像形成を行う度毎にトナーがどれだけ消費されたかを検出する必要があるが、近年のカラー画像形成装置においては、記録用紙に形成される一つ一つのドット(以下、画像形成ドットまたは印刷ドットという)は多階調となされており、すなわち、１印刷ドットは複数ビット構成となされている。しかも、印刷ドットの値と、消費されるトナーの量との関係は非線形であるので、カラー画像形成を行ったときに消費されるＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナーの消費量を検出することは非常に難しいとされている。
【０００６】
印刷ドットの値とトナー消費量との関係が非線形であることは、よく知られている。現在のカラー画像形成装置では、画像データを変調するパルス変調方式として、印刷ドットの値に応じた幅を有するパルスを生成して該パルスにより露光用レーザ光の発光時間を制御するパルス幅変調（ＰＷＭ）方式が採用されるのが一般的である。１個の印刷ドットだけを印刷したときのレーザ発光時間（パルス幅）と、印刷されたドットに消費されるトナー消費量との関係は、概略、図２の実線で示すようになることが知られている。レーザ発光時間は印刷ドットの値に応じたものであるから、以上のことは、印刷ドットの値とトナー消費量との関係が非線形であることを示している。
【０００７】
しかし、図２の実線で示す関係は恒常的に成り立つものではない。例えば、印刷ドットを１つだけ単独で印刷したときのトナー消費量がＸｍｇであるとしても、当該１印刷ドットの前後の隣接する印刷ドットの値によっては、当該印刷ドットを印刷するのに要するトナー消費量はＸｍｇとは異なってくる。このような事情に加え、画像形成装置の使用環境の変化、装置部品やトナーの劣化によっても消費トナー消費量は変化する。例えば、高温高湿状態ではトナー消費量は少なくなり、低温低湿状態では逆にトナー消費量は増加する。また、劣化したトナーでは、帯電量が変化し、消費されるトナー消費量も変化する。すなわち、画像を形成することで消費されるトナー消費量を正確に予測するためには、
（１）印刷ドットの値の配列（印刷データ）
（２）印刷データとトナー消費量の関係（演算用データ）
の両者を正しく判断してトナー消費量の演算に用いる必要がある。また、非画像部分で消費されるかぶりトナー消費量についても、環境変化や装置部品及びトナーの劣化の影響を受けて大きく変化するため、かぶりトナー消費量を検出するための演算用データをも正しく判断する必要がある。
【０００８】
使用環境の変化、装置部品やトナーの劣化に対応したトナー消費量演算として、特許文献２記載のトナー消費量演算装置では、算出するトナー消費量を使用環境の温湿度、感光体あるいは現像装置の使用時間に応じて修正している。ただし、修正後のトナー消費量が実情に即しているかどうかを確認する手段は設けていない。  
非画像部で消費されるかぶりトナー消費量は現像装置の駆動時間に対応したものとなるが、その駆動時間は通紙モードや記録用紙サイズによって異なる。また、画像形成条件の調整作業中など画像形成ジョブ外での現像装置の駆動によっても、かぶりトナーは消費される。特許文献１記載の画像形成装置においては、かぶりトナー消費量をオフセット値としてカウントするが、このオフセット値は１枚分の画像形成を行ったときに消費されるトナー消費量を想定して固定されており、通紙モードや記録用紙サイズによる変動分に対応できない。
【０００９】
画像形成で消費されるトナー消費量を求める従来の演算手法では、形成する画像のドット数に基づきトナー消費量を算出している。特許文献２記載のトナー消費量演算装置においては、ドット集合度合い（所定面積当たりの画像形成ドット数）対トナー消費量対照テーブルを利用してトナー消費量を算出している。この手法では、画像形成ドットの集合度合いが同じと判定されても画像形成ドットの分布が違うような場合、トナー消費量算出に大きく誤差を生じる可能性が高い。
【００１０】
一般に画像形成装置においては、電源投入後や、使用環境が大きく変化した場合などには、画像形成条件の調整作業が行われるが、画像形成条件が変更設定されると、かぶりトナー消費量が変化することがある。そのため、特許文献１記載の画像形成装置においては、装置の動作状況が変化すると、画像形成条件に対応したかぶりトナー消費量導出用データを選択することにしている。ただし、使用環境の変化および装置部品やトナーの劣化によりトナーの帯電量や粒径分布などが大きく変化するため、画像形成条件からかぶり量を推定することは困難である。
【００１１】
使用環境、装置部品やトナーの劣化度合い、画像形成条件を全く同じにして、同じ印刷データに基づき画像形成を行った場合でも、画像形成を行う個体（画像形成装置あるいはプロセスカートリッジ）が違えば、同じトナー消費量は得られない。これは、書き込み用レーザのビーム径やビームパワー、初期の感光体膜厚などが個体によってばらつくためである。特許文献２記載のトナー消費量演算装置では、算出するトナー消費量を使用環境の温湿度、感光体あるいは現像装置の使用時間に応じて修正しているが、個体バラツキに対応した修正はなされていない。
【００１２】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたもので、使用環境や装置の使用状況が変化した場合においても画像データとトナー消費量の関係を正しく判断して精度よくトナー消費量を検出することができ、無駄なくトナーを使い切ることができてコストダウンにつながると共に環境負荷を低減でき、さらに、演算によってトナー消費量を把握することができてトナーの有無を判断するためのセンサが不要であり、コストダウンが可能になるトナー消費量演算装置、画像形成装置及びトナー消費量演算方法を提供することを目的とする。
【００１３】
本発明の他の目的は、カートリッジが劣化した場合においても、画像データとトナー消費量の関係を正しく判断して精度よくトナー消費量を検出することができ、無駄なくトナーを使い切ることができてコストダウンにつながると共に環境負荷を低減できるトナー消費量演算装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。  
本発明の他の目的は、画像部で消費されるトナーの消費量と、かぶりで消費されるトナーの消費量を独立に求めることができ、画像部とかぶりで消費されるトナーの消費量がばらばらに変化するような場合にも対応でき、通紙モードや記録用紙サイズの変動に対応できるトナー消費量演算装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１４】
本発明の他の目的は、画像形成ドット１個単位でトナー消費量を計算し、各画像形成ドットによるトナー消費量のバラツキを考慮してトナー消費量を算出することができるトナー消費量演算装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。  
本発明の他の目的は、画像形成ドットの値の配列に応じて画像形成ドット１個当たりのトナー消費量を設定することにより、画像パターンによるトナー消費量の違いに対応することができ、さらに、画像形成ドット数をカウントする必要がなく、画像形成ドット数の累積値データ分の容量を削減することができるトナー消費量演算装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１５】
本発明の他の目的は、温湿度や画像濃度、第１の像担持体の累積回転数にかかわらず適切なかぶりトナー消費量を設定することができるトナー消費量演算装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。  
本発明の他の目的は、複数のテストパターンの濃度データから画像形成装置の個体バラツキを読み取ることが可能であり、個体バラツキを想定したトナー消費量演算ができて無駄なくトナーを使い切ることが可能となり、コストダウンにつながると共に環境負荷を低減できるトナー消費量演算装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１６】
本発明の他の目的は、トナー消費量およびカートリッジの劣化度合いについての情報をカートリッジ自体が保持していることにより、カートリッジが画像形成装置本体から着脱されたり、別の個体(画像形成装置)でカートリッジが再使用されたりした場合にも、精度よくトナー消費量を算出でき、無駄なくトナーを使い切ることができ、コストダウンにつながると共に環境負荷を低減できるトナー消費量演算装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１７】
本発明の他の目的は、トナー消費量の算出に必要な情報をカートリッジ自体が保持していることにより、カートリッジが画像形成装置本体から着脱されたり、別の個体(画像形成装置)でカートリッジが再使用されたりした場合にも、精度よくトナー消費量を算出でき、無駄なくトナーを使い切ることができ、コストダウンにつながると共に環境負荷を低減できるトナー消費量演算装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、トナーを用いて画像を形成し、第１の像担持体を有する画像形成装置において、所定の単位で前記画像を形成した際に消費されるトナー消費量を求めるトナー消費量演算装置であって、当該画像形成装置の本体内部の温湿度を検出する温湿度センサと、前記第１の像担持体又は該第１の像担持体から画像が転写される第２の像担持体の上に形成された画像の濃度を検出する濃度検出手段と、前記第１の像担持体の累積回転数をカウントするカウンタと、トナー消費量算出に関連する、トナー消費量導出用情報を有する関連情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている前記関連情報を用いて前記画像形成装置の画像形成時におけるトナー消費量を算出する算出手段と、前記算出手段で算出した前記トナー消費量の累積値を演算する演算手段と、前記トナー消費量の累積値が所定値以上か否かを判定する判定手段とを備え、前記温湿度センサの検知結果と、前記濃度検出手段の検出結果と、前記演算手段で検出した前記第１の像担持体の累積回転数のカウント値を踏まえて、前記関連情報の中から最適なトナー消費量導出用情報を選択して前記トナー消費量の算出に用いるものである。
【００１９】
請求項２に係る発明は、画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられたカートリッジに収容されたトナーを用いて画像を形成し、前記カートリッジが第１の像担持体を有する画像形成装置において、所定の単位で前記画像を形成した際に消費されるトナー消費量を求めるトナー消費量演算装置であって、前記画像形成装置の本体内部の温湿度を検出する温湿度センサと、前記第１の像担持体又は該第１の像担持体から画像が転写される第２の像担持体の上に形成された画像の濃度を検出する濃度検出手段と、前記第１の像担持体の累積回転数をカウントするカウンタと、トナー消費量算出に関連する関連情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている前記関連情報を用いて前記画像形成装置の画像形成時におけるトナー消費量を算出する算出手段と、前記算出手段で算出した前記トナー消費量の累積値を演算する演算手段と、前記トナー消費量の累積値が所定値以上か否かを判定する判定手段とを備え、前記温湿度センサの検知結果と、前記濃度検出手段の検出結果と、前記演算手段で検出した前記第１の像担持体の累積回転数のカウント値を踏まえて、前記関連情報の中から最適なトナー消費量導出用情報を選択して前記トナー消費量の算出に用いるものである。
【００２０】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のトナー消費量演算装置において、前記記憶手段は不揮発性記憶デバイスであるものである。
【００２１】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のトナー消費量演算装置において、前記トナーカウンタは、所定の単位で画像を形成した際に前記画像を構成するトナーの総量を求め、このトナーの総量に、前記画像を形成する際に非画像形成部で消費されるかぶりトナー消費量を加算することにより前記トナー消費量を算出し、かつ、前記かぶりトナー消費量は、前記第１の像担持体の単位回転数当たりかぶりトナー消費量と、前記画像の形成中の前記第１の像担持体の総回転数のカウント値との乗算値で算出するものである。
【００２２】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載のトナー消費量演算装置において、前記算出手段は、画像形成ドット１個単位で前記画像を形成する毎に、画像形成ドット１個当たりのトナー消費量を加算し、その累積値に基づき、前記画像形成で消費される前記トナーの総量を算出するものである。
【００２３】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載のトナー消費量演算装置において、前記記憶手段は、複数の前記トナー消費量導出用情報と、前記トナー消費量導出用情報と前記温湿度センサの検出結果との相関関係と、前記トナー消費量導出用情報と前記濃度検出手段の検出結果との相関関係と、前記トナー消費量導出用情報と前記第１の像担持体の前記累積回転数との相関関係とを前記関連情報として記憶しており、かつ、前記画像形成ドット1個当たりのトナー消費量は、前記相関関係に従って選択された前記トナー消費量導出用情報と前記画像形成ドットの値の配列に基づき設定するものである。
【００２４】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載のトナー消費量演算装置において、前記記憶手段は、前記関連情報を記述したルックアップテーブルを有するものである。
【００２５】
請求項８に係る発明は、請求項４〜６のいずれか１項に記載のトナー消費量演算装置において、前記記憶手段は、前記第１の像担持体の単位回転数当たりのかぶりトナー消費量と前記温湿度センサの検出結果との相関関係と、前記第１の像担持体の前記単位回転数当りのかぶりトナー消費量と前記濃度検出手段の検出結果との相関関係と、前記第１の像担持体の前記単位回転数当りのかぶりトナー消費量と前記第１の像担持体の前記累積回転数との相関関係とを前記関連情報として記憶しており、前記算出手段は、前記相関関係に従って前記第１の像担持体の単位回転数当たりのかぶりトナー消費量を設定するものである。
【００２６】
請求項９に係る発明は、請求項請求項６〜８のいずれか１項に記載のトナー消費量演算装置において、前記濃度検出手段の検出結果として、前記第１の像担持体又は該第１の像担持体から画像が転写される第２の像担持体の上に形成された複数のテストパターンの濃度データを用いるものである。
【００２７】
請求項４に係る発明は、請求項３〜９のいずれか１項に記載のトナー消費量演算装置を有し、前記カートリッジが前記記憶手段を有するものである。
【００２８】
請求項１１に係る発明は、請求項３〜９のいずれか１項に記載のトナー消費量演算装置を有し、前記カートリッジが前記画像形成装置本体に装着された際に、前記カートリッジに設けられた前記記憶手段に事前にプログラムされたカートリッジ識別番号を読み取り、前記画像形成装置本体に前記カートリッジ認識番号を与えて前記カートリッジ固有の前記トナー消費量の累積値および前記第１の像担持体の累積回転数のカウント値を記憶するものである。
【００２９】
請求項１２に係る発明は、請求項４または１１に記載の画像形成装置において、前記第１の像担持体は、画像データに基づいて露光されて静電潜像が形成され、この静電潜像が現像されて画像が形成される感光体からなるものである。
【００３０】
請求項１３に係る発明は、トナーを用いて画像を形成する、第１の像担持体を有する画像形成装置のトナー消費量演算方法において、所定の単位で前記画像を形成した際に消費されるトナー消費量を求めるトナー消費量演算方法であって、当該画像形成装置の本体内部の温湿度を温湿度センサにより検出する段階と、前記第１の像担持体又は該第１の像担持体から画像が転写される第２の像担持体の上に形成された画像の濃度を濃度検出手段により検出する段階と、前記第１の像担持体の累積回転数をカウンタでカウントする段階と、記憶手段に記憶されているトナー消費量算出に関連する、トナー消費量導出用情報を有する関連情報を用いて前記画像形成装置の画像形成時におけるトナー消費量を算出手段により算出する段階と、前記算出手段で算出した前記トナー消費量の累積値を演算手段により演算する段階と、前記トナー消費量の累積値が所定値以上か否かを判定手段で判定する段階とを有し、前記温湿度センサの検知結果と、前記濃度検出手段の検出結果と、前記演算手段で検出した前記第１の像担持体の累積回転数のカウント値を踏まえて、前記関連情報の中から最適なトナー消費量導出用情報を選択して前記トナー消費量の算出に用いる。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１、１３に係る発明によれば、使用環境や装置の使用状況が変化した場合においても画像データとトナー消費量の関係を正しく判断して精度よくトナー消費量を検出することができ、無駄なくトナーを使い切ることができてコストダウンにつながると共に環境負荷を低減できる。さらに、演算によってトナー消費量を把握することができてトナーの有無を判断するためのセンサが不要であり、コストダウンが可能になる。
【００３２】
請求項２に係る発明によれば、カートリッジの劣化に対応でき、精度よくトナー消費量を算出できて無駄なくトナーを使い切ることができ、コストダウンにつながると共に環境負荷を低減できる。  
請求項３に係る発明によれば、請求項１または２に係る発明に係る発明と同様な効果を奏する。
【００３３】
請求項４に係る発明によれば、画像部で消費されるトナーの消費量と、かぶりで消費されるトナーの消費量を独立に求めることができ、画像部とかぶりで消費されるトナーの消費量がばらばらに変化するような場合にも対応できる。さらに、像担持体の回転数に応じてかぶりトナー消費量を算出するため、通紙モードや記録用紙サイズの変動に対応できる。
【００３４】
請求項５に係る発明によれば、画像形成ドット１個単位でトナー消費量を計算することにより、各画像形成ドットによるトナー消費量のバラツキを考慮してトナー消費量を算出することができる。
【００３５】
請求項６、７に係る発明によれば、画像形成ドットの値の配列に応じて画像形成ドット１個当たりのトナー消費量を設定することにより、画像パターンによるトナー消費量の違いに対応することができる。さらに、画像形成ドット数をカウントする必要がなく、画像形成ドット数の累積値データ分の容量を削減することができる。
【００３６】
請求項８に係る発明によれば、温湿度や画像濃度、第１の像担持体の累積回転数にかかわらず適切なかぶりトナー消費量を設定することができる。
【００３７】
請求項９に係る発明によれば、複数のテストパターンの濃度データから画像形成装置の個体バラツキを読み取ることが可能であり、個体バラツキを想定したトナー消費量演算ができて無駄なくトナーを使い切ることができ、コストダウンにつながると共に環境負荷を低減できる。
【００３８】
請求項１０に係る発明によれば、トナー消費量およびカートリッジの劣化度合いについての情報をカートリッジ自体が保持していることにより、カートリッジが画像形成装置本体から着脱されたり、別の個体(画像形成装置)でカートリッジが再使用された場合にも、精度よくトナー消費量を算出でき、無駄なくトナーを使い切ることができ、コストダウンにつながると共に環境負荷を低減できる。
【００３９】
請求項１１に係る発明によれば、トナー消費量の算出に必要な情報をカートリッジ自体が保持していることにより、カートリッジが画像形成装置本体から着脱されたり、別の個体(画像形成装置)でカートリッジが再使用された場合にも、精度よくトナー消費量を算出でき、無駄なくトナーを使い切ることができ、コストダウンにつながると共に環境負荷を低減できる。
【００４０】
請求項１２に係る発明によれば、請求項４または１１に係る発明と同様な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の一実施例について説明する。図１は本発明の一実施例であるトナー消費量演算装置を有する画像形成装置を示す。この画像形成装置は、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの４色のトナーを重ね合わせたフルカラー画像の形成や、Ｋのみのトナーを用いてモノクロ画像の形成を行う。  
本実施例のトナー消費量演算装置は、特に静電写真式画像形成装置に使用するのに適している。本実施例の画像形成装置は、画像形成装置本体１に着脱自在に設置されたＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋ各色用のプロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋと、画像形成装置本体１側の露光手段としての書き込み光学装置３、中間転写体４、給紙カセット５および定着装置６等を有する。
【００４２】
プロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋは、それぞれ、図示しない回転駆動装置により画像形成時などに回転駆動されて静電潜像が形成される像担持体としてのドラム状感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋと、この感光体の表面を一様に帯電する帯電手段としての帯電ローラ（図示せず）と、感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋ上の静電潜像パターンに従ってトナーを感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋの表面に付着させることにより感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋ上の静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８Ｋと、転写後に感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋ上に残ったトナーを清掃するクリーニング装置９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋとが一体に形成され、画像形成装置本体１に着脱自在に装着される。
【００４３】
現像装置８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８Ｋは、感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋに対向して接触するように配置され、トナーを感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋ上に付着させて感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋ上の静電潜像を現像する現像剤担持体としての現像ローラ８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋと、現像ローラ８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋに当接して設けられた供給ローラ８２Ｙ、８２Ｃ、８２Ｍ、８２Ｋおよびトナー層規制部材８３Ｙ、８３Ｃ、８３Ｍ、８３Ｋとを有する現像部を備え、さらにトナーを収容するトナー補給装置を構成するトナー収容室８４Ｙ、８４Ｃ、８４Ｍ、８４Ｋを備えている。トナー収容室８４Ｙ、８４Ｃ、８４Ｍ、８４Ｋ内のトナーは図示しないトナー供給用部材により上記現像部へ補給される。像担持体としての中間転写体４は、ベルトで構成され、複数のローラ１１〜１３に掛け渡されている。中間転写ベルト４は図示しない回転駆動装置によりローラ１１〜１３のうちの１つを介して回転駆動され、各色のプロセスカートリッジユニット２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋは中間転写ベルト４に対向させて並べて配置される。
【００４４】
フルカラー画像形成時には、感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋは、回転駆動装置により回転駆動され、電源装置から帯電バイアスが印加された帯電ローラ（図示せず）により一様に帯電され、書き込み光学装置３により露光されて静電潜像が形成される。書き込み光学装置３は、例えばＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋの各色の画像データにより各色用のレーザ光源をそれぞれ駆動し、この各色用のレーザ光源から各色の画像データでそれぞれ変調された各色用の光ビーム（レーザ光）を走査手段としてのポリゴンミラーにより偏向走査して結像レンズやミラー３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋなどを介して感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋにそれぞれ照射することで感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋを露光する。
【００４５】
感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋ上の静電潜像はそれぞれ現像装置８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８Ｋにより現像されてＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋ各色のトナー像が形成される。すなわち、現像装置８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８Ｋの現像部では、現像ローラ８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋ及び供給ローラ８２Ｙ、８２Ｃ、８２Ｍ、８２Ｋは図示しない回転駆動装置により回転駆動され、現像ローラ８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋは現像バイアス電源装置から現像バイアスが印加される。現像ローラ８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋは供給ローラ８２Ｙ、８２Ｃ、８２Ｍ、８２ＫによりＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋ各色の現像剤としてのトナー（現像部内のトナー）が供給されて該トナーをそれぞれ担持して回転し、現像ローラ８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋ上のトナー層はトナー層規制部材８３Ｙ、８３Ｃ、８３Ｍ、８３Ｋにより一定量に規制された後に感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋとの間の現像領域で感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋ上の静電潜像を現像してＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋ各色のトナー像を形成する。
【００４６】
感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋ上の各色のトナー像は、転写手段としての転写ローラ１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋにより中間転写ベルト４上に順次に重ねて転写され、フルカラー画像が形成される。ここに、転写ローラ１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋは、中間転写ベルト４の内面に当接され、図示しない電源装置から転写バイアスが印加される。
【００４７】
一方、記録用紙としての転写紙は、給紙カセット５から給紙ローラ１５により給紙されて搬送ローラ１６により搬送され、ローラ１３上の中間転写ベルト４と転写手段としての転写ローラ１７との間で中間転写ベルト４上のフルカラー画像が転写される。ここに、転写ローラ１７は、ローラ１３上で中間転写ベルト４の外周面に当接され、図示しない電源装置から転写バイアスが印加される。フルカラー画像が転写された転写紙は、定着装置６によりフルカラー画像が定着され、排出ローラ１８により排紙部１９へ排出される。また、感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋは画像転写後にクリーニング装置９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋによりクリーニングされ、中間転写ベルト４はフルカラー画像転写後にクリーニング装置２０によりクリーニングされる。
【００４８】
また、モノクロ画像形成時には、フルカラー画像形成時において、プロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍが図示しない接離手段により中間転写ベルト４から離間されて動作せず、プロセスカートリッジユニット２Ｋが動作してＫ画像のみが形成されることにより転写紙にＫ画像が形成される。
【００４９】
図６は本実施例のトナー消費量演算装置を示す。画像形成装置本体１には、コントローラ２１、表示手段としての表示用ディスプレイ２２、画像形成装置本体１の内部の温度及び湿度を検知する温湿度センサ２３、画像濃度を検出する濃度検出手段としての濃度センサ２４が設けられている。コントローラ２１には、書き込み光学装置３に入力されるＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋ各色の画像データ（以下印刷データということがある）を各色毎にトナー消費量のデータに換算し、それらのデータを各色毎に１画像形成ドット相当分ずつ加算するトナーカウンタ２５と、感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋの各回転数をそれぞれカウントする回転数カウンタ２６と、制御手段としてのマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）２８が内蔵されている。
【００５０】
Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ各色の印刷データを各色毎にトナー消費量に換算するための各色毎の演算用データは、トナー消費量換算テーブルとしてＲＯＭ等の不揮発性記憶デバイス２７に保存されている。さらに、この不揮発性記憶デバイス２７には、温湿度センサ２３の検知結果と各色のトナー消費量との相関関係をトナー消費量換算テーブルとして記述したルックアップテーブルと、回転数カウンタ２６のカウント値と耐久補正値（経時的な補正値）との相関関係を記述したルックアップテーブルと、濃度センサ２４の検出結果と個体バラツキ補正値の相関関係を記述したルックアップテーブルとが保存されている。上述のトナー消費量換算テーブルおよびルックアップテーブルは、関数でも代用が可能である。ここに、耐久補正値については、実験あるいはシミュレーションによってあらかじめ求めておいた、感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋの累積回転数と各色のトナー消費量との関係に基づいて決定する。感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋがある回数だけ回転したときの各色のトナー消費量を、初期の各色のトナー消費量で割り算したものを、各色の耐久補正値とする。本実施例では、感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋの累積回転数を何段階かに区切って、その各段階の累積回転数と耐久補正値との対照テーブルを持つこととしたが、これは関数で設定してもよい。
【００５１】
回転数カウンタ２６は、本実施例では感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋの回転数を各色毎にカウントすることとしているが、現像ローラ８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋの回転数など、感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋの回転数を代用できるものであれば、他の形式でもよい。回転数カウンタ２６は、プロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの使用開始時からの感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋの累積回転数と、所定の単位で印刷している（画像を形成している）間の感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋの回転数との、２つの値をカウントする。累積表示用ディスプレイ２２は、トナーエンプティ（現像装置８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８Ｋ内のトナー無し）をユーザに伝えるためのもので、画像形成装置本体１と通信可能なパーソナルコンピュータのモニターによって代用することも可能である。
【００５２】
以下、図４及び図５に示すフローチャートに沿って、本実施例のトナー消費量演算方法の流れを説明する。このフローチャートは、トナー消費量を算出するための演算用データ決定段階と、各画像形成部（プロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ）のトナー消費量を求める段階と、かぶりトナー消費量を算出する段階の３つに大別することができる。  
まず、ＣＰＵ２８は各色毎に演算用データを決定する。ＣＰＵ２８は、ステップＳ１でユーザからのプリント要求(図示しない操作部などからの画像形成要求信号の入力)に従って、回転数カウンタ２６に感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋの回転数を個別にカウントさせ始める(ステップＳ１７)と共に、温湿度センサ２３の検知結果を読み込み（ステップＳ２）、温湿度センサ２３の検知結果から現在の温湿度を判断する(ステップＳ３)。この場合、ＣＰＵ２８は、温度を高い温度Ｈ、中位の温度Ｍ、低い温度Ｌに分けて湿度を高い湿度Ｈ、中位の湿度Ｍ、低い湿度Ｌに分け、温度及び湿度がＬＬ、ＭＬ、ＨＬ、ＬＭ、ＭＭ、ＨＭ、ＬＨ、ＭＨ、ＨＨのいずれであるかを判断する。ＣＰＵ２８は、各色毎に、記憶デバイス２７に記憶されているルックアップテーブルを参照して、該ルックアップテーブル内の各温湿度に合った複数のトナー消費量換算テーブルから、上記判断した現在の温湿度に合ったトナー消費量換算テーブルを一つ選択する(ステップＳ４)。このトナー消費量換算テーブルは、各色毎に、トナー消費量導出用情報である画像形成ドットの値（トナー消費量を求めたい注目印刷ドットの値と、該注目印刷ドットに近接する印刷ドットの値）の配列からなる画像パターン（以下印刷パターンともいう）Ａ、Ｂ、Ｃ・・・と、トナー消費量ｘ１、ｘ２、ｘ３・・・との相関関係を示すテーブルである。
【００５３】
印刷パターンとトナー消費量の関係については、次のように定める。トナー消費量を求めたい注目印刷ドットの値と、注目印刷ドットに近接する印刷ドットの値の配列の仕方によって上記画像パターンを定義し、印刷データを分類する。そして、実験あるいはシミュレーションによって、画像パターン（Ａ、Ｂ、Ｃ・・・）毎に、注目印刷ドット１個当たりのトナー消費量（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３・・・）を求める。この作業を種々の温湿度条件で繰り返し、各温湿度条件におけるトナー消費量換算テーブルを各色毎に作成して記憶デバイス２７に記憶させる。
【００５４】
次に、ＣＰＵ２８は、感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋの各累積回転数を回転数カウンタ２６から読み込み(ステップＳ５)、記憶デバイス２７に記憶されているルックアップテーブルを参照して耐久補正値を各色毎に決定する(ステップＳ６)。ここに、記憶デバイス２７に記憶されているルックアップテーブルには、感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋの累積回転数とトナー消費量導出用情報としての耐久補正値α１、α２、α３・・・との相関関係を各色毎に示すテーブルが含まれている。  
その後、ＣＰＵ２８は、記憶デバイス２７から個体バラツキ補正値を読み込む(ステップＳ７)。ＣＰＵ２８は、個体バラツキ補正値を、プリント要求のない、各画像形成（以下印刷ともいう）ジョブの間に決定しておくことで、ユーザに待ち時間を与えないようにする。
【００５５】
ＣＰＵ２８は、各色毎に個体バラツキ補正値を濃度センサ２４の検知結果より決定する。ＣＰＵ２８は、書き込み光学装置３に複数のテストパターン信号を与えて感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋを露光することで上述のように感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋ上にそれぞれ複数のテストパターンを形成し、この感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋ上の複数のテストパターンあるいはこれが中間転写ベルト４上に重ならないように転写されて形成された複数のテストパターンの濃度が濃度センサ２４で測定される。ＣＰＵ２８は、濃度センサ２４の検知結果を読み取り、濃度センサ２４の検知結果から後述のようにテストパターンの濃度比（あるいは濃度差）を各色毎に求める。
【００５６】
上述のように、印刷データとトナー消費量との関係は、書き込み光学装置３による感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋの露光光量、感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋの感光層膜厚などの要因で変化するため、個体（画像形成装置あるいはプロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ）ごとにバラツキがある。ただし、本実施例では、感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋの感光層膜厚については、個体バラツキよりも劣化によるトナー消費量のバラツキの方が大きいために無視できると想定し、個体バラツキ補正対象を露光光量に絞って設定する。ＣＰＵ２８は、書き込み光学装置３の露光光量を公差内の種々の値に振って（変化させて）ベタパターンと１ドット斜線パターンをテストパターンとして感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋ上に形成し、それらの画像濃度の比を濃度センサ２４の検知結果から実験によってあらかじめ各色毎に求めておく。
【００５７】
また、ＣＰＵ２８は、書き込み光学装置３の各露光光量で、画像パターン毎のトナー消費量も各色毎に求める。ＣＰＵ２８は、ある露光光量での画像パターン毎のトナー消費量が（Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３・・・）で、書き込み光学装置３の露光光量を基準値（製品仕様中心値）に設定したときの画像パターン毎のトナー消費量が（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３・・・）であるとすると、個体バラツキ補正値を（β１、β２、β３・・・）＝（Ｙ１／Ｘ１、Ｙ２／Ｘ２、Ｙ３／Ｘ２・・・）なる演算で各色毎に決定する。トナー消費量導出用情報である上記画像濃度の比と個体バラツキ補正値の相関関係は、ルックアップテーブルとして記憶デバイス２７に記憶しておく。本実施例では、画像パターン毎に個別に個体バラツキ補正値を設けたが、記憶容量や演算手順の簡略化のために、平均トナー消費量の比から、１個の画像濃度比に対して１個の個体バラツキ補正値を設定するのでも構わない。
【００５８】
ＣＰＵ２８は、各色毎に、上記のようにして選択したトナー消費量換算テーブルと上記決定した耐久補正値、個体バラツキ補正値を用いて、環境、耐久、個体バラツキを考慮（補正）したトナー消費量換算テーブルを補正後トナー消費量換算テーブルとして算出し(ステップＳ８)、この補正後トナー消費量換算テーブルをレジスタに保存する(ステップＳ９)。この補正後トナー消費量換算テーブルの中には、感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋの単位回転数当りのかぶりトナー消費量と温湿度センサ２３の検出結果との相関関係と、感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋの単位回転数当りのかぶりトナー消費量と濃度センサ２４の検出結果との相関関係と、感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋの単位回転数当りのかぶりトナー消費量と感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋの累積回転数との相関関係も関連情報として含まれており、ＣＰＵ２８は、上記相関関係に従って、上述の温湿度センサ２３の検出結果、濃度センサ２４の検出結果及び回転数カウンタ２６のカウントした感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋの累積回転数に基づいて感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋの単位回転数当たりのかぶりトナー消費量を設定する。このかぶりトナー消費量は、感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋ上に画像を形成する際に感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋ上の非画像形成部で消費されるトナー（かぶりトナー）の量である。
【００５９】
次に、ＣＰＵ２８は、各色毎に、書き込み光学装置３に入力される印刷データを、補正後トナー消費量テーブルに沿って１ドット相当ずつトナー消費量に換算し(ステップＳ４〜Ｓ１１)、トナーカウンタ２５に加算していく(ステップＳ１２)。ＣＰＵ２８は、１ページ分の画像を形成した後、各色毎に、トナーカウンタ２５でカウントした１ページ分の画像部トナー消費量にかぶりトナー消費量を合算する(ステップＳ１３〜Ｓ１４)。したがって、トナーカウンタ２５は所定の単位（１ページ分）で画像を形成した際にその画像を構成するトナーの総量を求め、このトナーの総量に、上記画像を形成する際に１ページ分の非画像形成部で消費されるかぶりトナー消費量を加算することによりトナー消費量を算出することになる。この場合、ＣＰＵ２８は、かぶりトナー消費量を、１ページ分の画像形成中の感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋの回転数と、補正後トナー消費量テーブルに記憶されている感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋの単位回転数当たりのかぶりトナー消費量データとの乗算値で得る(ステップＳ１８)。ＣＰＵ２８は、以上で１ページ分の画像形成後のトナー消費量を算出したので、各色毎にその１ページ分のトナー消費量を累積（総計）のトナー消費量に加算する。したがって、ＣＰＵ２８は、画像形成時におけるトナー消費量を算出する算出手段を兼ねている。ＣＰＵ２８は、その加算後の累積のトナー消費量と、あらかじめ設定された閾値を各色毎に比較して累積トナー消費量が閾値を上回っているか否かを判定し(ステップＳ１５)、累積トナー消費量が閾値を上回っていれば、表示用ディスプレイ２２に累積トナー消費量が閾値を上回った色の現像装置のトナーエンプティを知らせるメッセージを表示させる(ステップＳ１６)。したがって、ＣＰＵ２８は、トナー消費量の累積値を演算する演算手段と、トナー消費量の累積値が所定値以上か否かを判定する判定手段とを兼ねている。
【００６０】
プロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋは、それぞれ記憶手段が設けられ、これらの記憶手段にはプロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋを画像形成装置本体１から外すときに各色毎にトナーカウンタ２５のカウント値、回転数カウンタ２６のカウント値がＣＰＵ２８により記憶される。ＣＰＵ２８は、プロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋが画像形成装置本体１に装着された際には、プロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋに設けられた記憶手段に事前にプログラムされたカートリッジ識別番号をプロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋから読み取り、各プロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ固有のトナー消費量の累積値および回転数カウンタ２６による感光体７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋの累積回転数のカウント値をプロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの記憶手段から読み込んでトナーカウンタ２５、回転数カウンタ２６にセットする。
【００６１】
本実施例では、かぶりトナー消費量を算出するために、感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの回転数と感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの単位回転数当たりのかぶりトナー消費量とを乗算することとしたが、感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋが１回転するごとに、感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの単位回転数当たりのかぶりトナー消費量を加算することとしてもよい。要するに、かぶりトナー消費量計算単位を感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの１回転分とすることで、印刷中だけでなく画像形成条件調整作業やテストパターン形成中など、現像装置の駆動状況が変動した場合にも、かぶりトナー消費量をより高い精度で求めることができる。
【００６２】
以上のように、本実施例では、印刷データにより変調された光ビームにより感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋに静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを吸着させて記録用紙である転写紙に画像を形成する画像形成装置であり、使用環境や装置の使用状況が変化した場合においても、印刷データとトナー消費量の関係（演算用データ）を正しく判断し、精度よくトナー消費量を検出することができる。
【００６３】
使用環境の変化、装置部品やトナーの劣化に対応したトナー消費量の演算として、特許文献２記載の画像形成装置では、算出するトナー消費量を使用環境の温湿度、感光体あるいは現像装置の使用時間に応じて修正している。ただし、修正後のトナー消費量が実情に即しているか否かを確認する手段を設けていない。本実施例においては、演算によって得られたトナー消費量と実際のトナー消費量とのずれを判定することができる。実験やシミュレーションによってあらかじめ求めておいた、温湿度の変化、装置部品やトナーの劣化度合いの各段階におけるテストパターンの標準画像濃度と、画像濃度の実測値とに大きくずれが生じた場合、ＣＰＵ２８にてそのずれを検出してそのずれにより書き込み光学装置３の露光量や帯電バイアス、現像バイアスなどを変更し、標準画像濃度になるよう調整を加えることができる。
【００６４】
感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの非画像部で消費されるかぶりトナー消費量は現像装置８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８Ｋの駆動時間に対応したものとなるが、その駆動時間は通紙モードや記録用紙サイズによって異なる。また、画像形成条件の調整作業中など印刷ジョブ外での現像装置の駆動によっても、かぶりトナーは消費される。特許文献１記載の画像形成装置においては、かぶりトナー消費量をオフセット値としてカウントするが、このオフセット値は１枚分の画像形成を行ったときに消費されるトナー消費量を想定して固定されており、通紙モードや記録用紙サイズによる変動分に対応できない。本実施例においては、感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの回転数に応じてかぶりトナー消費量を算出するため、通紙モードや記録用紙サイズの変動に対応できる。また、画像部で消費されるトナーの消費量と、かぶりで消費されるトナーの消費量を独立に求めることができ、画像部とかぶりで消費されるトナーの消費量がばらばらに変化するような場合にも対応できる。
【００６５】
本実施例においては、当該画像形成装置の本体内部の温湿度を検出する温湿度センサ２３と、感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ又は中間転写ベルト４の上に形成された画像の濃度を検出する濃度センサ２４と、感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの累積回転数をカウントする回転数カウンタ２６と、トナー消費量算出に関連する、トナー消費量導出用情報を有する関連情報を記憶する不揮発性記憶デバイス２７と、この不揮発性記憶デバイス２７に記憶されている関連情報を用いて画像形成装置の画像形成時におけるトナー消費量を算出する算出手段としてのＣＰＵ２８と、ＣＰＵ２８で算出したトナー消費量からその累積値を演算する演算手段としてのＣＰＵ２８と、トナー消費量の累積値が所定値以上か否かを判定する判定手段としてのＣＰＵ２８とを備え、温湿度センサ２３の検知結果と、濃度センサ２４の検出結果と、回転数カウンタ２６で検出した感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの累積回転数のカウント値を踏まえて、上記関連情報の中から最適なトナー消費量導出用情報を選択してトナー消費量の算出に用いるので、使用環境や装置の使用状況が変化した場合においても画像データとトナー消費量の関係を正しく判断して精度よくトナー消費量を検出することができ、無駄なくトナーを使い切ることができてコストダウンにつながると共に環境負荷を低減できる。さらに、演算によってトナー消費量を把握することができてトナーの有無を判断するためのセンサが不要であり、コストダウンが可能になる。
【００６６】
本実施例においては、画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられたプロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋに収容されたトナーを用いて画像を形成するので、プロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの劣化に対応でき、精度よくトナー消費量を算出できて無駄なくトナーを使い切ることができ、コストダウンにつながると共に環境負荷を低減できる。  
本実施例においては、トナーカウンタ２５は、所定の単位で画像を形成した際にその画像を構成するトナーの総量を求め、このトナーの総量に、上記画像を形成する際に感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの非画像形成部で消費されるかぶりトナー消費量を加算することによりトナー消費量を算出し、かつ、かぶりトナー消費量は、感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの単位回転数当たりかぶりトナー消費量と、上記画像の形成中の感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの総回転数のカウント値との乗算値として算出するので、画像部で消費されるトナーの消費量と、かぶりで消費されるトナーの消費量を独立に求めることができ、画像部とかぶりで消費されるトナーの消費量がばらばらに変化するような場合にも対応できる。
【００６７】
画像形成で消費されるトナー消費量を求める従来の演算手法では、形成すべき画像のドット数に基づきトナー消費量を算出している。特許文献２記載の画像形成装置においては、ドット集合度合い（所定面積当りの画像形成ドット数）対トナー消費量対照テーブルを利用してトナー消費量を算出している。この手法では、ドット集合度合いが同じと判定されて画像形成ドットの分布が違うような場合、トナー消費量算出に大きく誤差を生じる可能性が高い。
【００６８】
本実施例においては、画像形成ドット１個単位でトナー消費量を計算するため、各画像形成ドットによるトナー消費量のバラツキを考慮してトナー消費量を算出することができる。また、本実施例においては、印刷ドットの値の配列に応じて印刷ドット１個当たりのトナー消費量を決定するため、画像パターンによるトナー消費量の違いに対応することができる。さらに、このトナー消費量演算方法では、印刷ドット数をカウントする必要がないため、印刷ドット数の累積値データ分の容量を削減することができる。
【００６９】
一般に装置の電源投入後や、使用環境が大きく変化した場合などには、画像形成条件の調整作業が行われるが、画像形成条件が変更設定されると、かぶりトナー消費量が変化することがある。そのため、特許文献１記載の画像形成装置においては、装置の動作状況が変化すると、画像形成条件に対応したかぶりトナー消費量導出用データを選択することにしている。ただし、使用環境の変化やトナーの劣化によりトナーの帯電量や粒径分布などが大きく変化するため、画像形成条件からかぶり量を推定することは困難である。そこで、本実施例においては、適切なかぶりトナー消費量算出データを決定することを目的として、温湿度の変化やトナーの劣化度合いに加えて、テストパターンの画像濃度を参照してかぶりトナー消費量を算出し、テストパターンの画像濃度とかぶりトナー消費量との関係は、あらかじめ実験やシミュレーションなどで求めておくので、温湿度や画像濃度にかかわらず適切なかぶりトナー消費量を設定することができる。
【００７０】
使用環境の変化、装置部品やトナーの劣化度合い、画像形成条件を全く同じにして、同じ印刷データに基づき画像形成を行った場合でも、画像形成を行う個体（画像形成装置、あるいはプロセスカートリッジ）が違えば、同じトナー消費量は得られない。これは、書き込み用レーザのビーム径やビームパワー、初期の感光体膜厚などが個体によってばらつくためである。前述のように、特許文献２記載の画像形成装置では、算出するトナー消費量を使用環境の温湿度、感光体あるいは現像装置の使用時間に応じて修正しているが、個体バラツキに対応した修正はなされていない。
【００７１】
図３は各環境におけるベタ画像と１ドット幅斜線の画像形成によるトナー消費量の比を示している。図３(Ａ)〜(Ｃ)はそれぞれビームパワーが０．０７５ｍＷ、０．４０ｍＷ、０．１２５ｍＷのものであるが、ビームパワーが大きくなるにつれ、斜線の画像形成によるトナー消費量の比が大きくなっていくことが分かる。このように、複数のテストパターンのトナー消費量を比較することで、ビームパワーの大小など、その個体のバラツキの傾向を把握できる。トナー消費量の違いは画像濃度から読み取ることができる。また、個体バラツキの傾向がわかれば、印刷データとトナー消費量の相関関係が判断できる。すなわち、画像濃度から、その個体における印刷データとトナー消費量の相関関係を判断することができる。本実施例においては、複数のテストパターンの濃度データを比較することで、個体バラツキを読み取り、トナー消費量算出データを補正することによって、計算精度の向上を図っている。このため、複数のテストパターンの濃度データから画像形成装置の個体バラツキを読み取ることが可能であり、個体バラツキを想定したトナー消費量演算ができて無駄なくトナーを使い切ることができ、コストダウンにつながると共に環境負荷を低減できる。
【００７２】
本実施例の画像形成装置に設けられたカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋは、カートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋが画像形成装置本体１から着脱されたり、別の個体(画像形成装置)でカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋが再使用されたりした場合にも、カートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ内のトナー残量およびカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの劣化度合いについての情報を記憶手段に保持できる。
【００７３】
本実施例では、トナー消費量の算出に必要な情報をカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ自体が保持していることにより、カートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋが画像形成装置本体１から着脱されたり、別の個体(画像形成装置)でカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋが再使用されたりした場合にも、精度よくトナー消費量を算出でき、無駄なくトナーを使い切ることができ、コストダウンにつながると共に環境負荷を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施例であるトナー消費量演算装置を有する画像形成装置を示す断面図である。
【図２】画像形成装置において１個の印刷ドットだけを印刷したときのレーザ発光時間と、印刷されたドットに消費されるトナー消費量との関係を示す特性図である。
【図３】上記実施例の各環境におけるベタ画像と１ドット幅斜線との画像形成によるトナー消費量の比を示す図である。
【図４】上記実施例のトナー消費量演算の流れの一部を示すフロチャートである。
【図５】上記実施例のトナー消費量演算の流れの他の一部を示すフロチャートである。
【図６】上記実施例のトナー消費量演算装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７５】
２１      コントローラ
２２      ディスプレイ
２３      温湿度センサ
２４      濃度センサ
２５      トナーカウンタ
２６      回転数カウンタ
２７      不揮発性記憶デバイス
２８      ＣＰＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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