(57)【要約】【課題】ユーザに正確な消耗品残量を提示し、適切な消耗品交換時期を知らせることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、トナーカートリッジの消耗品充填量１０１、カートリッジ駆動時間１０３、および補正係数αnewから、消耗品残量を算出する消耗品残量算出部１０５と、消耗品がエンプティになったことを検出するセンサ１０７とを備える。センサ１０７のエンプティ情報から、実際に消耗品がエンプティとなったときの消耗品残量算出部１０５の算出値Ｂを、エンプティ時消耗品残量算出部１０９で求め、消耗品充填量情報Ａおよび算出値Ｂから補正係数αnewを算出する。【選択図】図５
2008039805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
消耗品を収容する交換可能なカートリッジと、
前記消耗品を用いて画像を形成する画像形成手段と、
前記カートリッジに収納される消耗品の消耗品充填に関する情報を入力する入力手段と、
前記カートリッジの使用状態から、前記消耗品の残量を予測する第１の消耗品残量検知手段と、
前記消耗品がエンプティ状態であることをセンサで検知する第２の消耗品残量検知手段と、
前記第２の消耗品残量検知手段により前記消耗品がエンプティ状態と判断されたときの前記第１の消耗品残量検知手段の残量情報と、前記消耗品充填に関する情報とに基づいて、前記第１の消耗品残量検知手段の残量の予測を補正する補正手段とを備えた、画像形成装置。
【請求項２】
前記カートリッジは、収納された消耗品の消耗品充填量の情報およびその駆動時間情報を保持し、
前記第１の消耗品残量検知手段は、前記カートリッジの消耗品充填量の情報およびその駆動時間情報から前記消耗品の残量を予測する、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記消耗品充填に関する情報は、消耗品の充填量であり、
前記消耗品の充填量をＡ、
前記第２の消耗品残量検知手段により前記消耗品がエンプティ状態であると判断されたときの、前記第１の消耗品残量検知手段が予測した残量をＢとしたとき、
補正係数αを、α＝Ａ／（Ａ−Ｂ）と定義し、
前記補正手段は、交換後のカートリッジの消耗品の残量の予測を、前記補正係数αで補正する、請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記補正手段で用いる補正係数を、カートリッジの交換ごとに平均化処理する、請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記カートリッジの補給制御が前記補正手段で用いる補正係数により補正される、請求項１から４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
消耗品を収容する交換可能なカートリッジと、
前記消耗品を用いて画像を形成する画像形成手段とを備えた画像形成装置の制御方法であって、
前記カートリッジに収納される消耗品の消耗品充填に関する情報を入力する入力ステップと、
前記カートリッジの使用状態から、前記消耗品の残量を予測する第１の消耗品残量検知ステップと、
前記消耗品がエンプティ状態であることをセンサで検知する第２の消耗品残量検知ステップと、
前記第２の消耗品残量検知ステップにより前記消耗品がエンプティ状態と判断されたときの前記第１の消耗品残量検知ステップで予測された残量情報と、前記消耗品充填に関する情報とに基づいて、前記第１の消耗品残量検知ステップの残量の予測を補正する補正ステップとを備えた、画像形成装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は画像形成装置、および画像形成装置の制御方法に関し、特に、消耗品を収容する交換可能なカートリッジを備えた、コピー機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置、および画像形成装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コピー機、プリンタ等の画像形成装置は、トナーや、トナーとキャリアを混ぜた現像剤などの消耗品を必要とする。消耗品を収容したカートリッジは、交換可能に構成される。
【０００３】
消耗品の交換時期をユーザーに知らせるために、消耗品の残量を予測する方法として、以下の２つの方法がある。
【０００４】
１つは、下記特許文献１に示される、画像のドットを形成する個々の画像信号や消耗品の駆動時間などをカウントし、残量を予測するカウンタ方式の残量予測である。
【０００５】
もう１つは、消耗品カートリッジ内のエンプティ状態を直接センサで検知する、または２成分現像の画像形成装置においては、現像器内のトナー濃度（トナーとキャリアの比）をセンサで検知する方法である。検知した値が一定値以下になったとき、消耗品カートリッジがエンプティになったと判断する。これは、センサ方式の残量予測である。
【０００６】
前者のカウンタ方式の残量予測では、残量の推移をユーザーに提供できる。しかし、カウントする画像信号や消耗品駆動時間と、実際の消費量との相関は、消耗品の諸特性（例えば帯電量、流動性、エッジ効果等）のばらつきに伴う誤差を生じやすい。従って、予測残量と実際の消耗品残量と間の誤差が大きいという欠点がある。
【０００７】
一方、後者のセンサ方式の残量予測は、精度が高い反面、残量の推移をユーザーに提示できないという欠点がある。
【０００８】
このため、従来は、精度の低いカウンタ方式の残量予測とセンサ方式の残量予測とを組み合わせることが一般的である。
【０００９】
下記特許文献２は、カートリッジ交換前のニアエンプティ時のドットカウント値から、交換後のニアエンプティ検知タイミングを補正する画像形成装置を開示している。
【００１０】
特許文献３は、トナーの充填量と補給回数から、一回あたりのトナー補給量を算出し、補給制御にフィードバックさせる電子写真装置を開示している。
【００１１】
特許文献４は、複写条件によりトナー消費量を予測する画像形成装置を開示している。
【特許文献１】特開２００２−１４９０１３号公報
【特許文献２】特開２００１−２３９７２９号公報
【特許文献３】特開平１０−２０７２１２号公報
【特許文献４】特開平８−１４６７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
消耗品カートリッジがエンプティとなった場合、画像かすれやキャリア付着等のプリント不具合が生じる。このため、ユーザーは消耗品カートリッジがエンプティとなる前に新品の消耗品カートリッジを準備、もしくは交換する必要がある。しかしながら、精度の低い残量予測では交換時期がわからないという不具合があった。
【００１３】
この発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、消耗品の残量の精度の高い予測を行なうことができる画像形成装置、および画像形成装置の制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、画像形成装置は、消耗品を収容する交換可能なカートリッジと、消耗品を用いて画像を形成する画像形成手段と、カートリッジに収納される消耗品の消耗品充填に関する情報を入力する入力手段と、カートリッジの使用状態から、消耗品の残量を予測する第１の消耗品残量検知手段と、消耗品がエンプティ状態であることをセンサで検知する第２の消耗品残量検知手段と、第２の消耗品残量検知手段により消耗品がエンプティ状態と判断されたときの第１の消耗品残量検知手段の残量情報と、消耗品充填に関する情報とに基づいて、第１の消耗品残量検知手段の残量の予測を補正する補正手段とを備える。
【００１５】
好ましくはカートリッジは、収納された消耗品の消耗品充填量の情報およびその駆動時間情報を保持し、第１の消耗品残量検知手段は、カートリッジの消耗品充填量の情報およびその駆動時間情報から消耗品の残量を予測する。
【００１６】
好ましくは消耗品充填に関する情報は、消耗品の充填量であり、消耗品の充填量をＡ、第２の消耗品残量検知手段により消耗品がエンプティ状態であると判断されたときの、第１の消耗品残量検知手段が予測した残量をＢとしたとき、補正係数αを、α＝Ａ／（Ａ−Ｂ）と定義し、補正手段は、交換後のカートリッジの消耗品の残量の予測を、補正係数αで補正する。
【００１７】
好ましくは画像形成装置は、補正手段で用いる補正係数を、カートリッジの交換ごとに平均化処理する。
【００１８】
好ましくは画像形成装置は、カートリッジの補給制御が補正手段で用いる補正係数により補正される。
【００１９】
この発明の他の局面に従うと、消耗品を収容する交換可能なカートリッジと、消耗品を用いて画像を形成する画像形成手段とを備えた画像形成装置の制御方法は、カートリッジに収納される消耗品の消耗品充填に関する情報を入力する入力ステップと、カートリッジの使用状態から、消耗品の残量を予測する第１の消耗品残量検知ステップと、消耗品がエンプティ状態であることをセンサで検知する第２の消耗品残量検知ステップと、第２の消耗品残量検知ステップにより消耗品がエンプティ状態と判断されたときの第１の消耗品残量検知ステップで予測された残量情報と、消耗品充填に関する情報とに基づいて、第１の消耗品残量検知ステップの残量の予測を補正する補正ステップとを備える。
【発明の効果】
【００２０】
これら発明に従うと、消耗品の残量の精度の高い予測を行なうことができる画像形成装置、および画像形成装置の制御方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態の１つにおける画像形成装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
画像形成装置は、精度の低いカウンタ方式の残量予測に対し、精度の高いセンサ方式の残量予測で測定された結果をフィードバックすることにより、カウンタ方式の残量予測の精度を高める。より具体的には、カウンタ方式の残量予測に、帯電量、エッジ効果の影響を受けない駆動時間と補給量の関係を使用する。この関係を、消耗品充填量、およびセンサ方式の残量検出によりエンプティとなったときのカウンタ方式の残量予測値から算出した補正係数αにより補正する。これにより、ユーザに正確な消耗品残量を提示し、適切な消耗品交換時期を知らせることができる。
【００２３】
図１は、画像形成装置の構成を示す図である。
図において画像形成装置は、プロセスカートリッジ１（Ｙ），１（Ｍ），１（Ｃ），１（Ｋ）を備える。それぞれのプロセスカートリッジは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）に対応する。その内部には、感光体ドラム２、現像装置３、帯電装置４、およびクリーナ装置５が備えられる。
【００２４】
プロセスカートリッジは、露光装置６により潜像が形成され、その潜像に応じたトナー像を感光体ドラム２に形成する。トナー像は中間転写体７に転写される。転写されたトナー像は、２次転写ローラ８により転写体９へと転写される。転写されたトナー像は、定着装置１０により転写体に定着される。転写体はトレイ１１へと排出される。
【００２５】
２次転写ローラ８により転写されなかったトナーは、中間転写体７のクリーナ装置１４により回収され、廃トナーボトル１５へと運ばれる。
【００２６】
画像形成装置には、消耗品カートリッジ１２（Ｙ），１２（Ｍ），１２（Ｃ），１２（Ｋ）が備えられている。それぞれは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）に対応する。消耗品カートリッジは、中間転写体７の上部に配置される。消耗品カートリッジにはトナーが収納される。
【００２７】
画像形成装置には、トナー搬送管１３（Ｙ），１３（Ｍ），１３（Ｃ），１３（Ｋ）が備えられている。、それぞれは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）に対応する。トナー搬送管は、消耗品カートリッジ１２とプロセスカートリッジ１とを連結している。
【００２８】
図２は、１つの消耗品カートリッジの一例を示す斜視図である。
消耗品カートリッジは、消耗品（トナー）の貯蔵部２３と、消耗品カートリッジの操作部２２とを備えている。ユーザーは、消耗品カートリッジの操作部２２の部分を持ち、矢印で示される挿入方向へと押すことで、消耗品カートリッジを画像形成装置本体へとセットする。
【００２９】
消耗品カートリッジ内部には、搬送羽根が配置されており、搬送羽根が回転することにより、消耗品のトナーが搬送され、補給口２４よりトナー搬送管１３を介してプロセスカートリッジ１へと送られる。また、ＥＥＰＲＯＭ２１は、消耗品充填量情報およびその駆動時間情報を記憶している。
【００３０】
図３は、駆動時間とトナー残量との関係を示すグラフである。
これらの駆動時間とトナー残量との関係をテーブル化することで、消耗品カートリッジの駆動時間から、トナー残量を算出できる。これにより、カウンタ方式の消耗品残量検知部が構成される。縦軸の初期値が、消耗品充填量情報の値（図では、２５０ｇ）となる。
【００３１】
図３では、駆動時間が積算されるごとに、トナー残量が減少する状態が示されている。
図４は、現像装置３および現像装置に設置されたＴＣＲセンサの断面図である。
【００３２】
現像器内の撹拌スクリュー４１の下部に、ＴＣＲセンサ４２が設置される。ＴＣＲセンサ４２は、トナーとキャリアの成分比率を検知する。ＴＣＲセンサ４２の検出値は、主としてトナー補給に使用されるが、この値が一定値以下となった場合、消耗品カートリッジがエンプティになったと判断する。これにより、センサ方式の消耗品残量検知部が構成される。
【００３３】
図５は、画像形成装置が備える制御部の概略を示すブロック図である。
図を参照して画像形成装置は、消耗品充填量情報Ａを入力する消耗品充填量情報入力部１０１と、カートリッジの駆動時間を累積的に計時するカートリッジ駆動時間計測部１０３と、消耗品充填量情報、カートリッジ駆動時間、および補正係数αnewから、カウンタ方式の消耗品残量を算出する消耗品残量算出部１０５と、ＴＣＲセンサ４２からエンプティになったことを示す情報を入力するエンプティ情報入力部１０７と、消耗品残量算出部１０５の算出結果およびエンプティ情報とから、実際にトナーがエンプティとなったときの消耗品残量算出部１０５の算出値Ｂを求めるエンプティ時消耗品残量算出部１０９と、消耗品残量算出部１０５の算出結果に基づき消耗品がエンプティに近づいていることを表示し、エンプティ情報から消耗品がエンプティとなったことを表示する操作パネル１１１と、消耗品充填量情報Ａおよび算出値Ｂから補正係数αnewを算出する補正係数算出部１１３と、補正係数αnewに対して加重平均を求めることで、加重平均後のαnewを出力する加重平均部１１５とを備えている。
【００３４】
カウンタ方式の消耗品残量は、消耗品充填量情報Ａ、カートリッジ駆動時間、および補正係数αnewにより算出される。算出された消耗品残量は、操作パネル１１１によりユーザーに提示される。
【００３５】
センサ方式の消耗品残量に関しては、消耗品エンプティセンサ１０７によりエンプティが検知されると、操作パネル１１１によりユーザーに提示される。そして、そのときのカウンタ方式の消耗品残量をエンプティ時の消耗品残量Ｂとし、補正係数αnew＝Ａ／（Ａ−Ｂ）を算出する。αnewは、加重平均処理により前回の補正係数αoldと平均化処理される。このとき、αnew＝（αnew×ｋ＋αold）／（ｋ＋１）の式により算出が行なわれる。
【００３６】
加重平均の割合は、定数ｋにより決定されるが、ｋは１〜５程度とし、消耗品のサイクルや、画像形成装置の使用頻度等により決定することができる。
【００３７】
図６は、補正係数αにより補正された駆動時間とトナー残量の関係を示す図である。
図中実線が補正前のグラフ（図３と同じ）である。ＴＣＲセンサ４２により、図中の駆動時間５００ｓの時点で消耗品がエンプティとなったことが検出された場合、カウンタ方式の消耗品残量検知の結果においては、Ｂの残量がある。図中Ａは消耗品充填量（図では２５０ｇ）を表わす。補正係数αは図中のＡをＡ−Ｂで割った値となる。点線は、算出した補正係数αによる補正後のグラフである。
【００３８】
図７は、補正係数αにより補正された駆動時間とトナー残量の関係を示す図である。
この図は、センサ方式の消耗品残量検知によりエンプティとなったとき、カウンタ方式の残量検知の値が負であったときの例を示している。図中実線が補正前のグラフである。ＴＣＲセンサ４２により、図中の駆動時間８００ｓの時点で消耗品がエンプティとなったことが検出された場合、カウンタ方式の消耗品残量検知の結果においては、−Ｂの残量が残る。図中Ａは消耗品充填量を表わす。補正係数αは図中のＡをＡ−（−Ｂ）で割った値となる。点線は、算出した補正係数αによる補正後のグラフである。すなわち、Ｂを符号付の変数とすれば、正負に関わらず補正係数αを演算することができる。
【００３９】
図８は、画像形成装置が実行するニアエンプティ検出処理を示すフローチャートである。
【００４０】
このフローチャートにおいて、変数ｎは消耗品の交換回数をカウントしたものである。ステップＳ１１において、ｎ＝０、すなわち１回目の交換であるかどうかを判断する。１回目の交換のときには、ステップＳ１６において、αnewは初期値１を使用する。
【００４１】
ステップＳ１２において、ＥＥＰＲＯＭから、消耗品充填量をＡに、消耗品の駆動時間をｔに読み込む。ステップＳ１３において、Ａ−ｆ（ｔ）×αnewの数式により、カウンタ方式の消耗品残量Ｂ（補正後）を計算する。ｆ（ｔ）は、消耗品の駆動時間から算出したトナーの使用量である。
【００４２】
ステップＳ１４において、Ｂが、予め設定されたしきい値Ｔ（例えば５０）より小さいかが判定され、ＹＥＳであればステップＳ１５で操作パネルにニアエンプティの表示を行なう。ＮＯであればここでの処理を中止する。
【００４３】
図９は、画像形成装置が実行する消耗品交換処理を示すフローチャートである。
ステップＳ２１において、消耗品がエンプティかどうかを判断し、エンプティの場合、ステップＳ２２へと進み、操作パネルへ消耗品の交換指示を促すメッセージを表示する。その後、ステップＳ２３では消耗品の交換が完了するまでループする。
【００４４】
消耗品が交換された場合、ステップＳ２４において、ＥＥＰＲＯＭからの消耗品充填量をＡに、消耗品の駆動時間をｔに読み込む。ステップＳ２５では、Ｂに、消耗品の充填量Ａからトナーの使用量と補正係数αnewとの積を引くことにより算出したトナー残量を読み込む。
【００４５】
ステップＳ２６では、αoldにαnewの値をバックアップする。ステップＳ２７では、αnewの値をＡ／（Ａ−Ｂ）によって更新する。ステップＳ２８ではαnewに、バックアップしたαoldと更新されたαnewの値から平均化処理した値を再度読み込む。ステップＳ２９では交換回数ｎに１を加算する。
【００４６】
［実施の形態における効果］
本実施の形態によれば、精度の低いカウンタ方式の残量予測に対し、精度の高いセンサ方式の残量予測で測定された結果をフィードバックする。これにより、カウンタ方式の残量予測の精度を高めることができ、ユーザーに正確な消耗品残量を提示することができる。
【００４７】
より具体的には、カウンタ方式の残量予測として、帯電量、エッジ効果の影響を受けない駆動時間と補給量の関係を使用する。この関係を、精度の高いセンサ方式の残量予測を真値と考え算出した補正係数αにより補正する。αは交換回数に応じて平均化処理するため、交換回数が多いほど真値へと近づく。
【００４８】
［その他］
なお、センサ方式の消耗品残量検知部である消耗品エンプティセンサは、消耗品カートリッジ内部の消耗品を直接検知するものでも良い。
【００４９】
また、装置においては、駆動時間をトナー残量に直接置き換えることも可能である。
さらに、補給制御に必要な補給量に対する補給時間は、カウンタ方式の消耗品残量検知部に示した駆動時間とトナー残量の関係から導くことができるため、補正係数αにより補正されたこれらの関係を使うことにより、より精度の高い補給制御を行うことができる。
【００５０】
本発明はＭＦＰ、ファクシミリ装置、複写機などの画像形成装置に対して実施することができる。
【００５１】
また、上述の実施の形態における処理は、ソフトウエアによって行なっても、ハードウエア回路を用いて行なってもよい。
【００５２】
また、上述の実施の形態における処理を実行するプログラムを提供することもできるし、そのプログラムをＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録してユーザに提供することにしてもよい。また、プログラムはインターネットなどの通信回線を介して、装置にダウンロードするようにしてもよい。
【００５３】
なお、上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】１つの消耗品カートリッジの一例を示す斜視図である。
【図３】駆動時間とトナー残量との関係を示す図である。
【図４】現像装置３および現像装置に設置されたＴＣＲセンサの断面図である。
【図５】画像形成装置が備える制御部の概略を示すブロック図である。
【図６】補正係数αにより補正された駆動時間とトナー残量の関係を示す図である。
【図７】補正係数αにより補正された駆動時間とトナー残量の関係を示す図である。
【図８】画像形成装置が実行するニアエンプティ検出処理を示すフローチャートである。
【図９】画像形成装置が実行する消耗品交換処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
３  現像装置、１２  消耗品カートリッジ、２１  ＥＥＰＲＯＭ、４２  ＴＣＲ（消耗品残量検出）センサ、１０１  消耗品充填量情報入力部、１０３  カートリッジ駆動時間計測部、１０５  消耗品残量算出部、１０７  エンプティ情報入力部、１０９  エンプティ時消耗品残量算出部、１１１  操作パネル、１１３  補正係数算出部、１１５  加重平均部。
【図１】
2008039805.tif 000003
【図２】
2008039805.tif 000004
【図３】
2008039805.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2008039805.tif 000008
【図７】
2008039805.tif 000009
【図８】
2008039805.tif 000010
【図９】
2008039805.tif 000011