(57)【要約】【課題】現像ローラ駆動時間の残量の演算を使用の実態に適合させたトナーカートリッジ寿命管理装置および方法とそれを用いた画像形成装置の提供。【解決手段】図１は、本発明によりトナー残量表示を行う例の説明図である。図１（ａ）は大容量トナーカートリッジに対応し、図１（ｂ）は小容量トナーカートリッジに対応している。図１（ａ）において、Ｄ４はトナーカウント値の最大値（初期値）で、この場合のトナー残量表示は１００％である。Ｄ３はトナーカウント値のニアエンド値、Ｄ２はトナーカウント値のエンド値、Ｄ１はトナーカウント値のエンドエンド値である。図１（ａ）の例では、ニアエンド値Ｄ３はトナー残量表示で２０％としている。現像ローラ駆動時間を累積カウントする際に、パッチ画像形成のための現像ローラ駆動時間は除外する。【選択図】    図１
2004347933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数色に対応したトナーがそれぞれ充填されたトナーカートリッジを具備するロータリー現像ユニットと、記録媒体に画像形成を行う際の現像ローラ駆動時間をカウントする手段と、現像ローラ駆動時間の残量を求める演算手段と、前記残量が所定値に到達したときに当該トナーカートリッジの交換時期と判定する判定手段と、現像ローラ駆動時間の残量を表示する表示手段とを備えたトナーカートリッジ寿命管理装置において、
前記ロータリー現像ユニットには、異なるトナー容量の複数のトナーカートリッジを交換して装着可能であり、前記現像ローラ駆動時間をカウントする手段は、パッチ画像形成の際の現像ローラ駆動時間はカウントを除外することを特徴とする、トナーカートリッジ寿命管理装置。
【請求項２】
前記表示手段には、前記複数のトナーカートリッジについてそれぞれの現像ローラ駆動時間の残量を同一の目盛りで表示することを特徴とする、請求項１に記載のトナーカートリッジ寿命管理装置。
【請求項３】
前記現像ローラ駆動時間の残量のニアエンド値を前記複数のトナーカートリッジについて同一割合で表示し、かつ、現像ローラ駆動時間の残量のエンド値は同一の数値で判定することを特徴とする、請求項１に記載のトナーカートリッジ寿命管理装置。
【請求項４】
前記現像ローラ駆動時間の初期値と最大値を予め記憶する記憶手段を設け、前記演算手段は、前記初期値に現像ローラ駆動時間を累積して加算し、最大値から累積加算された現像ローラ駆動時間を減算して、現像ローラ駆動時間の残量を求めることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のトナーカートリッジ寿命管理装置。
【請求項５】
前記記憶手段をトナーカートリッジに設けたことを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のトナーカートリッジ寿命管理装置。
【請求項６】
前記所定値は、現像ローラ駆動時間の残量の多い順に設定される、ニアエンド値、エンド値、エンドエンド値のいずれかとすることを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のトナーカートリッジ寿命管理装置。
【請求項７】
前記所定値は、ニアエンド値が複数の値に設定されていることを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のトナーカートリッジ寿命管理装置。
【請求項８】
前記所定値は、記録媒体に形成される画像の割合の画占率により異なる値としたことを特徴とする、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のトナーカートリッジ寿命管理装置。
【請求項９】
前記複数のトナーカートリッジは、多数の記録媒体に画像を形成する大容量トナーカートリッジと、少数の記録媒体に画像を形成する小容量トナーカートリッジを交換して使用可能であって、前記所定値は、複数のトナーカートリッジでそれぞれ異なる値に設定したことを特徴とする、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のトナーカートリッジ寿命管理装置。
【請求項１０】
複数色に対応したトナーがそれぞれ充填されたトナーカートリッジを具備するロータリー現像ユニットにより記録媒体に画像形成を行い、累積の現像ローラ駆動時間をカウントし、現像ローラ駆動時間の残量が所定値に到達したときに、当該トナーカートリッジの交換時期と判定すると共に、現像ローラ駆動時間の残量を表示手段に表示するトナーカートリッジ寿命管理方法であって、
異なるトナー容量の複数のトナーカートリッジを交換して装着し画像形成する際の現像ローラ駆動時間を取得する段階と、予め記憶手段に記憶されている現像ローラ駆動時間の初期値と最大値を読み出す段階と、前記初期値にパッチ画像を形成する際の現像ローラ駆動時間を除外して累積の現像ローラ駆動時間を加算する段階と、前記累積して加算された現像ローラ駆動時間を最大値から減算して残量を演算する段階とからなることを特徴とする、トナーカートリッジ寿命管理方法。
【請求項１１】
前記表示手段には、前記異なるトナー容量の複数のトナーカートリッジについて、現像ローラ駆動時間の残量を同一の目盛りで表示すると共に、現像ローラ駆動時間の残量のニアエンド値を同一割合で表示する段階と、現像ローラ駆動時間の残量のエンド値は前記複数のトナーカートリッジについて同一の数値で判定する段階とからなることを特徴とする、請求項１０に記載のトナーカートリッジ寿命管理方法。
【請求項１２】
前記所定値は、現像ローラ駆動時間のニアエンド値であって、前記現像ローラ駆動時間が前記所定値に到達した場合に、その旨を報知する段階を含むことを特徴とする、請求項１０または請求項１１に記載のトナーカートリッジ寿命管理方法。
【請求項１３】
前記請求項１ないし９のいずれかに記載のトナーカートリッジ寿命管理装置と、静電潜像を担持可能に構成された像担持体とを備え、前記ロータリー現像ユニットは、前記複数のトナーカートリッジに収納されたトナーをその表面に担持するとともに、所定の回転方向に回転することによって異なる色のトナーを順次前記像担持体との対向位置に搬送し、
前記像担持体と前記ロータリー現像ユニットとの間に現像バイアスを印加して、前記トナーを前記ロータリー現像ユニットから前記像担持体に移動させることで、前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成することを特徴とする、画像形成装置。
【請求項１４】
前記像担持体に形成されたトナー像を、中間転写部材に転写することを特徴とする、請求項１３に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、累積の現像ローラ駆動時間に基づいてトナーカートリッジの寿命管理を行う際に、現像ローラ駆動時間の残量の演算を画像形成装置の使用の実態に適合させるようにしたトナーカートリッジ寿命管理装置および方法と、トナーカートリッジの寿命を合理的に判断できる構成の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トナーを使用して画像を形成する画像形成装置においては、トナー補給などのメンテナンスや画質の維持などの理由で、トナーの消費量または残量を確認し、トナーカートリッジの寿命を管理する必要がある。本件出願人は、簡単な構成で精度よくトナーの消費量を求めることのできるトナー消費量検出方法および装置をすでに開示している（特許文献１参照）。
【０００３】
この検出方法および装置においては、印刷ドットの値とトナー消費量の関係が非線形で、しかも当該印刷ドットに隣接する印刷ドットの状態によっても変化することに鑑み、印刷ドット列を孤立ドット、２連続ドット、中間値ドットの３つのパターンに分け、これらのパターン毎にその形成個数を計数し、それらの計数値に基づいてトナーの消費量を求めている。
【０００４】
このような画像形成装置においては、画像形成が繰り返されることにより、トナーカートリッジに充填されているトナーが消費されて徐々に減少する。トナーカートリッジに充填されているトナー量があるレベル（所定値）よりも少なくなると、「トナーカートリッジを交換して下さい」などのメッセージが画像形成装置の表示部に表示され、ユーザに注意を促している。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１７４９２９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ユーザとしては、資源を有効に利用するとの観点からも、トナー残量を正確に把握して適性な時期にトナーカートリッジの交換を行いたいという要請がある。前記特許文献１に記載の発明においては、印刷ドット列の配列パターンを３種類に分けて、１頁単位あるジョブ期間におけるトナー消費量を、前記印刷ドット列の配列パターンに基づいて求めることが開示されている。
【０００７】
ところで、トナーカートリッジの寿命はトナー残量が所定値よりも少なくなった場合の他に、現像ローラ駆動時間の累積値が所定値よりも多くなった時点でも考慮する必要がある。例えば、画像形成領域におけるトナー使用量が少ない場合でも、現像ローラの駆動時間が連続する場合にはトナーカートリッジ内に充填されたトナーは攪拌される度合いが増大して劣化が促進される。このため、最大値から累積の現像ローラ駆動時間を減算した残量には、一定の限界値を設定する必要がある。
【０００８】
ある記録媒体の画像形成領域へ画像を形成する場合には、どの程度の時間現像ローラを駆動させるのか画像データの内容により異なるので、現像ローラの駆動時間は未知である。このため、現像ローラ駆動時間に基づいてトナーカートリッジの寿命管理を行う上では、現像ローラ駆動時間をカウントして累積値を最大値から減算し残量を把握しなけれなならない。
【０００９】
現像ローラ駆動時間の残量を求める際に、現像ローラは画像形成領域へ画像を形成する場合の他に、印字品質を向上させるなどの目的で、通常の画像形成モードとは異なる特別なモードで駆動させることが必要となる場合があることを考慮する必要がある。例えば、パッチ画像を形成するために現像ローラを駆動する場合がある。このような場合は、現像ローラの駆動時間は前記通常モードの動作時間と比較して微少な時間となる。
【００１０】
このようなパッチ画像を形成する場合には、現像ローラの動作時間は既知である。すなわち、前記特別なモードにおける現像ローラの駆動時間は既知であり、しかも微少な動作時間であるから、トナーカートリッジの寿命には影響を及ぼさないと考えられる。したがって、トナーカートリッジの寿命管理の際に、あえて前記特別なモードにおける現像ローラの駆動時間をカウントアップする必然性は見出せない。むしろ、すべての現像ローラ駆動時間を単純にカウントアップして累積値を最大値から減算し、残量を機械的に設定してしまうと、トナーカートリッジの寿命判定が画像形成装置の動作の実態に適合せず、処理も煩雑になるという問題がある。しかしながら、従来の現像ローラ駆動時間に基づくトナーカートリッジの寿命管理においては、このようなきめ細かな管理を行っていないので、合理的なトナーカートリッジの寿命管理ができないという問題があった。
【００１１】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、累積の現像ローラ駆動時間に基づいてトナーカートリッジの寿命管理を行う際に、現像ローラ駆動時間の残量の演算を画像形成装置の使用の実態に適合させて判断できるようにしたトナーカートリッジ寿命管理装置および方法と、合理的にトナーカートリッジの寿命管理を行う画像形成装置の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明のトナーカートリッジ寿命管理装置は、複数色に対応したトナーがそれぞれ充填されたトナーカートリッジを具備するロータリー現像ユニットと、記録媒体に画像形成を行うことで消費される各色のトナーの量を求めるトナーカウンタと、現像ローラ駆動時間の残量を求める演算手段と、現像ローラ駆動時間の残量が所定値に到達したときに当該トナーカートリッジの交換時期と判定する判定手段と、現像ローラ駆動時間の残量を表示する表示手段とを備えたトナーカートリッジ寿命管理装置において、
前記ロータリー現像ユニットには、異なる容量の複数のトナーカートリッジを交換して装着可能であり、現像ローラ駆動時間をカウントする手段は、パッチ画像を形成する際の現像ローラ駆動時間はカウントを除外することを特徴とする。このように、現像ローラをパッチ画像の形成のために動作させる微少時間は、現像ローラ駆動時間を加算していない。すなわち、トナーカートリッジの寿命に影響を与えない要因であって、しかも駆動時間が微少で既知の場合についてはカウントを除外している。このため、現像ローラ駆動時間の残量を使用の実態に適合させて判断することができる。また、トナーカートリッジの寿命管理を合理的に行うことができる。
【００１３】
また、本発明は、前記表示手段には、前記異なる容量の複数のトナーカートリッジについて現像ローラ駆動時間の残量を同一の目盛りで表示することを特徴とする。このように、異なる容量の複数のトナーカートリッジにおける現像ローラ駆動時間の残量を同一目盛りで表示しているので、現像ローラ駆動時間の残量の表示機構を安価で、しかもユーザに見やすい構成とすることができる。また、現像ローラ駆動時間の残量が所定値に到達したか否かによりトナーカートリッジの交換時期を精度良く判定するので、適正なトナーカートリッジの寿命管理を行うことができる。
【００１４】
また、本発明は、前記表示手段には、現像ローラ駆動時間の残量のニアエンド値を前記複数のトナーカートリッジについて同一割合で表示し、かつ、現像ローラ駆動時間の残量のエンド値は前記複数のトナーカートリッジについて同一の数値で判定することを特徴とする。このように、現像ローラ駆動時間の残量のニアエンド値を前記複数のトナーカートリッジについて同一割合で表示しているので、新規にトナーカートリッジを装着してから現像ローラ駆動時間の残量がニアエンド値に到達するまでは、トナーカートリッジの現像ローラ駆動時間の大きさ（最大値）に拘わらずユーザは混乱なく現像ローラ駆動時間の残量を把握することができる。さらに、現像ローラ駆動時間の残量のエンド値は前記複数のトナーカートリッジで同一の数値で判定されるので、ユーザはトナー容量の大小に拘わらず該当のトナーカートリッジがエンド値に到達したことを明確に認識できる。したがって、画像形成を続行することによって現像ローラ駆動時間の残量不足による画像のすれなどの画像劣化の発生を防止することができる。なお、現像ローラ駆動時間の残量が所定値に到達したか否かによりトナーカートリッジの交換時期を精度良く判定するので、適正なトナーカートリッジの寿命管理を行うことができる。
【００１５】
また、本発明は、前記現像ローラ駆動時間の初期値と最大値を予め記憶する記憶手段を設け、前記演算手段は前記初期値に現像ローラ駆動時間を累積して加算し、最大値から累積加算された現像ローラ駆動時間を減算して、現像ローラ駆動時間の残量を求めることを特徴とする。このように、固定された初期値に現像ローラ駆動時間をその都度累積して最大値から減算しているので、現時点での現像ローラ駆動時間の残量を正確に把握することができる。
【００１６】
また、本発明は、前記記憶手段をトナーカートリッジに設けたことを特徴とする。このため、ユーザが大容量カートリッジを使用して記録媒体に画像形成を行なった後に小容量カートリッジに入れ替えて画像形成を行い、再度大容量カートリッジを入れ替えた場合でも、大容量カートリッジに対応したトナー残量は、前記小容量カートリッジの交換前の値を引き継いで、その値からカウントアップされることになる。このように、容量の異なるトナーカートリッジを寿命到達前に途中で入れ替えた場合でも精度良く寿命管理を行うことができる。
【００１７】
また、本発明は、前記所定値は、現像ローラ駆動時間の残量が多い順に設定される、ニアエンド値、エンド値、エンドエンド値のいずれかとすることを特徴とする。このように、トナーカートリッジの交換時期を判定するための所定値を、現像ローラ駆動時間の残量に応じて３段階に設定している。このため、トナーカートリッジの交換時期をきめ細かに判定し報知することができるので、ユーザに対する利便性が向上する。
【００１８】
また、前記所定値は、ニアエンド値が複数の値に設定されていることを特徴とする。画像形成においては、各色で同量のシート（記録媒体）に画像形成する際に、現像ローラ駆動時間の残量は各色で同じにはならない。このため、例えばブラック（黒）のニアエンド値を他色のニアエンド値よりも小さな値に設定するというように、ニアエンド値を複数の値に設定している。このような設定とすることによりシートに画像形成する際に、ニアエンド値に到達するまでのブラック（黒）に対する累積の現像ローラ駆動時間を長くして、画像形成装置の動作の実態に合わせてことができる。
【００１９】
また、前記所定値は、記録媒体に形成される画像の割合の画占率により異なる値としたことを特徴とする。トナー消費量は、シートの画像形成領域の大きさ（画占率）により定められる。しかしながら、画占率が小さい場合でも現像ローラ駆動時間が連続する場合には、トナーカートリッジに充填されたトナーが劣化してトナーカートリッジの寿命が短縮されることになる。したがって、本発明のこのような構成とすることにより、画占率が異なる種々の画像形成において現像ローラ駆動時間に対応したトナーカートリッジの寿命管理を行うことができる。
【００２０】
また、前記トナーカートリッジは、多数の記録媒体に画像を形成する大容量トナーカートリッジと、少数の記録媒体に画像を形成する小容量トナーカートリッジの複数のトナーカートリッジを交換して使用するものであって、前記所定値は、複数のトナーカートリッジでそれぞれ異なる値に設定したことを特徴とする。このため、大容量トナーカートリッジまたは小容量トナーカートリッジのいずれを使用する場合でも、適切なトナーカートリッジの寿命管理を行うことができる。
【００２１】
また、本発明のトナーカートリッジ寿命管理方法は、複数色に対応したトナーがそれぞれ充填されたトナーカートリッジを具備するロータリー現像ユニットにより記録媒体に画像形成を行い、累積の現像ローラ駆動時間をカウントし、現像ローラ駆動時間の残量が所定値に到達したときに、当該トナーカートリッジの交換時期と判定すると共に、現像ローラ駆動時間の残量を表示するトナーカートリッジ寿命管理方法であって、
現像ローラ駆動時間を取得する段階と、予め記憶手段に記憶されている現像ローラ駆動時間の初期値と最大値を読み出す段階と、前記初期値にパッチ画像を形成する際の現像ローラ駆動時間を除外して累積の現像ローラ駆動時間を加算する段階と、前記累積して加算された現像ローラ駆動時間を最大値から減算して残量を演算する段階とからなることを特徴とする。このように、画像形成領域に画像を形成するように現像ローラ駆動時間が未知の場合場合と異なり、予め微少な動作時間として既知のパッチ画像を形成する際の現像ローラ駆動時間を除外している。このため、現像ローラ駆動時間の累積加算処理が簡略化され処理時間も短縮される。
【００２２】
また、本発明は、前記表示手段には、前記異なる容量の複数のトナーカートリッジを使用する際に、現像ローラ駆動時間の残量を同一の目盛りで表示すると共に、現像ローラ駆動時間の残量のニアエンド値を同一割合で表示する段階と、現像ローラ駆動時間の残量のエンド値は前記複数のトナーカートリッジで同一の数値で判定する段階とからなることを特徴とする。このため、現像ローラ駆動時間の残量、ニアエンド値、エンド値を表示するための内部処理が簡単に行える。また、正確に累積のトナー消費量が求められ、精度の良いトナーカートリッジ寿命管理を行うことができる。
【００２３】
また、前記所定値は現像ローラ駆動時間の残量のニアエンド値であって、前記残量が前記所定値に到達した場合に、その旨を報知する段階を含むことを特徴とする。このため、ユーザは現像ローラ駆動時間の残量がニアエンド値に到達したことを的確に把握することができる。
【００２４】
また、本発明の画像形成装置は、前記請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のトナーカートリッジ寿命管理装置と、静電潜像を担持可能に構成された像担持体とを備え、前記ロータリー現像ユニットは、前記複数のトナーカートリッジに収納されたトナーをその表面に担持するとともに、所定の回転方向に回転することによって異なる色のトナーを順次前記像担持体との対向位置に搬送し、前記像担持体と前記ロータリー現像ユニットとの間に現像バイアスを印加して、前記トナーを前記ロータリー現像ユニットから前記像担持体に移動させることで、前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成することを特徴とする。このため、ロータリー現像ユニットを用いて複数色のトナーで記録媒体に画像形成を行う画像形成装置において、現像ローラ駆動時間の残量をユーザにみやすく表示させることができる。また、画像形成の実態に即して精度良くトナーカートリッジの寿命管理を行うことができる。
【００２５】
また、本発明の画像形成装置は、前記像担持体に形成されたトナー像を、中間転写部材に転写することを特徴とする。このため、中間転写部材を用いる画像形成装置において、現像ローラ駆動時間の残量をユーザにみやすく表示させることができる。また、精度良くトナーカートリッジの寿命管理を行うことができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図６は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す縦断側面図である。また、図７は図６の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせてフルカラー画像の形成や、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像の形成を行う。
【００２７】
本発明の画像形成装置では、ユーザからの画像形成要求に応じて、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ１１に与えられる。この際に、メインコントローラ１１からエンジンコントローラ１０に指令信号が送信される。この指令信号に応じてエンジンコントローラ１０がエンジン部ＥＧの各部を制御して、シートＳ（記録媒体）に画像信号に対応する画像を形成する。    このエンジン部ＥＧでは、「像担持体」として機能する感光体２が図６の矢印方向Ｄ１に回転自在に設けられている。また、この感光体２の周りにその回転方向Ｄ１に沿って、帯電ユニット３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部５がそれぞれ配置されている。帯電ユニット３は帯電制御部１０３から帯電バイアスが印加されており、感光体２の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。
【００２８】
そして、この帯電ユニット３によって帯電された感光体２の外周面に向けて露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、露光制御部１０２から与えられる制御指令に応じて光ビームＬを感光体２上に露光して、画像信号に対応する静電潜像を形成する。露光ユニット６には、レンズ、ミラーなどの適宜の光学素子が設けられている。ホストコンピュータなどの外部装置より、インターフェース１１２を介してメインコントローラ１１のＣＰＵ１１１に画像信号が与えられると、エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１が露光制御部１０２に対し所定のタイミングで画像信号に対応した制御信号を出力する。この制御信号に応じて露光ユニット６から光ビームＬが感光体２上に照射されて、画像信号に対応する静電潜像が感光体２上に形成される。
【００２９】
こうして、感光体２上に形成された静電潜像は、ロータリ現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、ロータリー現像ユニット４は、軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、図示を省略する回転駆動部が設けられている。ロータリー現像ユニット４には、各色用の現像器が設けられており、各現像器には現像ローラが取付けられている。
【００３０】
また、支持フレーム４０に対して着脱自在に構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵する、イエロー用の現像器４Ｙ、シアン用の現像器４Ｃ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている（本明細書においては、前記各色用現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋをトナーカートリッジということがある）。
【００３１】
このロータリー現像ユニット４は、図７に示すように、現像器制御部１０４により制御されている。そして、この現像器制御部１０４からの制御指令に基づいて、ロータリー現像ユニット４が回転駆動される。また、これらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２と対向する所定の現像位置に位置決めされて、選択された色のトナーを感光体２の表面に付与する。これによって、感光体２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。
【００３２】
この現像位置では、当該位置に位置決めされた現像器（図６の例ではイエロー用現像器４Ｙ）に設けられた現像ローラ４４が感光体２と当接して、または所定のギャップを隔てて対向配置されている。この現像ローラ４４は、その表面に摩擦帯電されたトナーを担持するトナー担持体として機能している。そして、現像ローラ４４が回転することによって順次、その表面に静電潜像が形成されている感光体２との対向位置に、トナーが搬送される。
【００３３】
ここで、現像器制御部１０４から直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアスが現像ローラ４４に印加される。このような現像バイアスによって、現像ローラ４４上に担持されたトナーは、感光体２の表面各部にその表面電位に応じて部分的に付着し、こうして感光体２上の静電潜像が当該トナー色のトナー像として顕像化される。
【００３４】
上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ１で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２〜７５に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｄ２に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。
【００３５】
さらに、中間転写ベルト７１を挟んでローラ７３と対向する位置には、該ベルト７１表面に対して図示を省略した電磁クラッチにより、当接・離間移動可能に構成された二次転写ローラ７８が設けられている。カラー画像をシートＳに転写する場合には、感光体２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成する。
【００３６】
そして、カセット８から取り出されて中間転写ベルト７１と二次転写ローラ７８との間の二次転写領域ＴＲ２に搬送されてくるシートＳ上に、カラー画像を二次転写する。また、こうしてカラー画像が形成されたシートＳは定着ユニット９を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部に搬送される。
【００３７】
なお、中間転写ベルト７１へトナー像を一次転写した後の感光体２は、図示を省略した除電手段によりその表面電位がリセットされる。さらに、感光体２の表面に残留したトナーがクリーニング部５により除去された後、帯電ユニット３により次の帯電を受ける。クリーニング部５により除去されたトナーは、図示を省略したトナータンクに回収される。
【００３８】
また、ローラ７５の近傍には、クリーナ７６、濃度センサ６０および垂直同期センサ７７が配置されている。これらのうち、クリーナ７６は図示を省略する電磁クラッチによってローラ７５に対して近接・離間移動可能となっている。そして、ローラ７５側に移動した状態でクリーナ７６のブレードがローラ７５に掛け渡された中間転写ベルト７１の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト７１の外周面に残留付着しているトナーを除去する。クリーナ７６のブレードで除去されたトナーは、転写廃トナータンクに回収される。
【００３９】
垂直同期センサ７７は、中間転写ベルト（中間転写部材）７１の基準位置を検出するためのセンサであり、中間転写ベルト７１の回転駆動に関連して出力される同期信号、つまり垂直同期信号Ｖｓｙｎｃを得るための垂直同期センサとして機能する。そして、この装置では、各部の動作タイミングを揃えるとともに各色で形成されるトナー像を正確に重ね合わせるために、装置各部の動作はこの垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに基づいて制御される。さらに、濃度センサ６０は、中間転写ベルト７１の表面に対向して設けられており、濃度制御処理において、中間転写ベルト７１の外周面に形成されるパッチ画像の光学濃度を測定する。
【００４０】
図７に示すように、各現像器（トナーカートリッジ）４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋには、該現像器の製造ロットや使用履歴、内蔵トナーの残量などに関するデータを記憶する「記憶素子」であるメモリ９１〜９４がそれぞれ設けられている。さらに、各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋには、コネクタ４９Ｙ、４９Ｃ、４９Ｍ、４９Ｋがそれぞれ設けられている。
【００４１】
そして、必要に応じて、これらのコネクタ４９Ｙ、４９Ｃ、４９Ｍ、４９Ｋが選択的に本体側に設けられたコネクタ１０８と接続される。このため、インターフェース１０５を介して、エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１と各メモリ９１〜９４との間でデータの送受を行って、該現像器（トナーカートリッジ）に関する消耗品管理等の各種情報の管理を行っている。なお、この実施形態では本体側コネクタ１０８と各現像器側のコネクタ４９Ｋ等とが機械的に嵌合することで相互にデータ送受を行っているが、例えば無線通信等の電磁的手段を用いて非接触にてデータ送受を行うようにしてもよい。
【００４２】
また、各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋに固有のデータを記憶するメモリ９１〜９４は、電源オフ状態や該現像器が本体から取り外された状態でもそのデータを保存できる不揮発性メモリであることが望ましい。このような不揮発性メモリとしては、例えばフラッシュメモリや強誘電体メモリ（ＦＲＡＭ）、ＥＥＰＲＯＭなどを用いることができる。
【００４３】
また、図６では記載を省略しているが、この画像形成装置では図７に示すように表示部１２が設けられている。そして、必要に応じＣＰＵ１１１から与えられる制御指令に応じて所定のメッセージを表示することで、必要な情報をユーザに対し報知する。例えば、装置の故障や紙詰まり等の異常が発生したときにはその旨をユーザに知らせるメッセージを表示する。また、いずれかの現像器の現像ローラ駆動時間の残量が所定値以下、例えば後述するニアエンド値まで低下したときには、当該現像器の交換を促すメッセージを表示する。
【００４４】
この表示部１２としては、例えば液晶ディスプレイ等の表示装置を用いることができるが、これ以外に、必要に応じて点灯あるいは点滅する警告ランプを用いてもよい。さらに、メッセージを表示することで視覚によりユーザに報知する以外に、予め録音された音声メッセージやブザー等の音声による警報装置を用いたり、これらを適宜組み合わせて使用してもよい。
【００４５】
ローラ１１には、ホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像を記憶するために、画像メモリ１１３が設けられている。符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。ＲＡＭ１０７は、不揮発性のＦＲＡＭ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｒａｍｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ：強誘電体メモリ）を用いても良い。
【００４６】
次に、上記のように構成された画像形成装置において、各現像器（トナーカートリッジ）４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋそれぞれについて、現像ローラ駆動時間の残量の求めかたを説明する。この種の画像形成装置においては、同じ装置（ロータリー現像ユニット）に、トナー収容量が多い大容量のトナーカートリッジと、トナー収容量が少ない小容量のトナーカートリッジの２種類の異なる容量のトナーカートリッジを交換して装着できる機種が開発されている。このような場合には、大容量または小容量のトナーカートリッジのトナー収容量に応じてその寿命が相違する。
【００４７】
図３は、本発明によるトナーカートリッジ寿命管理の基本的原理を示す特性図である。図３において、横軸にはトナーカウンタカウント値を設定する。また、縦軸には、現像ローラ駆動時間（累積値ｓｅｃ）を設定する。横軸のトナーカウンタカウント値は、一例として、Ａ４用紙換算で６０００枚の画像形成用大容量トナーカートリッジは、初期値（トナー満杯量）、すなわち最大値を１３０００万に設定する。
【００４８】
また、同一装置に装着されるＡ４用紙換算で２０００枚の画像形成用小容量トナーカートリッジにおいては、トナーカウンタのカウント値は最大値を５００万に設定する。本発明においては、このような大容量トナーカートリッジまたは小容量トナーカートリッジのいずれを使用する場合でも、適切なトナーカートリッジの寿命管理を行い、ユーザがみやすい構成としたトナー残量の表示を行なうことができる。
【００４９】
縦軸の現像ローラ駆動時間は、前記大容量トナーカートリッジは、例えば最大値を１２０００ｓｅｃに設定する。また、小容量トナーカートリッジにおいては、現像ローラ駆動時間は例えば最大値を４０００ｓｅｃに設定する。トナーカートリッジの寿命は、横軸に設定されたトナーカウンタカウント値と、縦軸に設定された現像ローラ駆動時間のいずれかのパラメータが、規定値に達したかどうかで判定される。すなわち、トナーカートリッジの寿命判定は、トナーカウンタカウント値と現像ローラ駆動時間のいずれかが、予め規定されている所定値に到達したかどうかの論理和の判定により行われる。
【００５０】
本発明においては、このようなトナーカートリッジの寿命判定の際に、現像ローラ駆動時間の残量に応じて大小３段階のレベルを設定する。すなわち、現像ローラ駆動時間の残量が多い順序に（１）ニアエンドのレベル、（２）エンドのレベル、（３）エンドエンドのレベルを設定する。初期値から、現像ローラ駆動時間の残量が減少して（１）ニアエンドのレベルに達すると、「現像ローラ駆動時間の残量が少なくなりました」という警告や、「トナーカートリッジの交換時期が近づきました」などの警告を表示部に表示する。
【００５１】
また、現像ローラ駆動時間の残量が（１）ニアエンドのレベルからさらに低下して、（２）エンドのレベルに達すると「トナーカートリッジを交換して下さい」などのオペレーションコール（オペコール）を表示部に表示する。前記オペコールをシート１枚に画像形成する毎に表示して、連続した画像形成ができなくする機能を付与することもできる。
【００５２】
更に現像ローラ駆動時間の残量が減少して、（３）エンドエンドのレベルに達した場合には、表示部のオペコールは前記エンドの場合と同様に「トナーカートリッジを交換して下さい」のメッセージが表示される。また、シートに画像形成が出来なくなるように制御される。このように、本発明の図３の例では、トナーカートリッジの交換時期を現像ローラ駆動時間の残量に応じて３段階のレベルで設定している。このため、ユーザは段階的にトナーカートリッジの交換時期を認識できるので、使い勝手が良くユーザの利便性を向上させることができる。
【００５３】
図３において、破線Ｒはニアエンドのレベル、一点鎖線Ｓはエンドのレベル、実線Ｔはエンドエンドのレベルを示している。横軸のトナーカウンタカウント値は、最大値Ａ３、ニアエンドＡ２、エンドＡ１の数値に設定されている。また、縦軸の現像ローラ駆動時間は、最大値Ｂ３、エンド値Ｂ２、ニアエンド値Ｂ１の数値に設定されている。
【００５４】
トナーカウンタカウント値は、画像が形成される記録紙（シート）の枚数と、シートの画像形成領域の大きさ（画占率）により規定される。すなわち、シートに形成された全体の画像量によりトナーカウンタカウント値は変動する。図４において、Ｕは画占率１％、Ｖは画占率５％、Ｗは画占率２０％の特性を示している。なお、特性Ｕは１ジョブあたりＡ４シート４枚の画像形成を行い、他のＶ、Ｗの特性では１ジョブあたりＡ４シート１枚の画像形成を行うものとする。図３から、画占率が高いほどトナーカウンタカウント値が増大していき、トナー残量が少なくなることがわかる
【００５５】
図３の例では、ニアエンドＡ２に達するのは、画占率１％の特性Ｕではシート６４００枚（Ｕａ）、画占率５％の特性Ｖではシート４８００枚（Ｖａ）、画占率２０％の特性Ｗではシート１２００枚（Ｗａ）である。また、エンドＡ１に達するのは、画占率１％の特性Ｕではシート８０００枚（Ｕｂ）、画占率５％の特性Ｖではシート６０００枚（Ｖｂ）、画占率２０％の特性Ｗではシート１５００枚（Ｗｂ）である。さらに、エンドエンド値に達するのは、特性Ｕではシート９０９０枚（Ｕｃ）、特性Ｖではシート６８００枚（Ｖｃ）、特性Ｗではシート１７００枚（Ｗｃ）である。
【００５６】
このように、図３の例では画占率１％の特性Ｕにおいては、ニアエンドＡ２とエンドＡ１間では６４００枚（Ｕａ）と８０００枚（Ｕｂ）で、２０％の差が存在している。また、エンドＡ１とエンドエンド間では、８０００枚（Ｕｂ）と９０９０枚（Ｕｃ）で１０９０枚の差が存在している。さらに、画占率５％の特性Ｖにおいては、ニアエンドＡ２とエンドＡ１間では４８００枚（Ｖａ）と６０００枚（Ｖｂ）で、２０％の差が存在している。また、エンドＡ１とエンドエンド間では、６０００枚（Ｖｂ）と６８００枚（Ｖｃ）で８００枚の差が存在している。
【００５７】
また、縦軸の現像ローラ駆動時間は、前記各特性Ｕ、Ｖ、Ｗ毎に最大値（エンドエンド値）Ｂ３、エンド値Ｂ２、ニアエンド値Ｂ１が設定されている。例えば、特性Ｕのエンドエンド値Ｂ３は１２０００ｓｅｃである。各特性Ｕ、Ｖ、Ｗ毎にエンドエンド値に対応して適宜のニアエンド値、エンド値が設定されている。この現像ローラ駆動時間によるトナーカートリッジ寿命判定においては、画占率が小さいシートほど寿命が短くなる傾向があることがわかる。
【００５８】
すなわち、トナーカウンタカウント値と、現像ローラ駆動時間は、同じ画占率ではトナーカートリッジの寿命は相反する特性を有している。このことは、画占率が小さい場合であっても現像ローラの回転が連続することにより、トナーカートリッジ内に充填されたトナーは拡販されて劣化が促進されるので、トナー消費量は少ないにも拘わらず現像ローラ駆動時間からみた寿命が短縮されることを示している。
【００５９】
前記のように、トナーカートリッジの寿命判定は、トナーカウンタカウント値、または、現像ローラ駆動時間が所定レベルに達したかどうかにより行うことができる。本発明においては、トナーカートリッジの寿命判定をする際に、大容量用のトナーカートリッジを用いた場合でも、また、小容量のトナーカートリッジを用いた場合のいずれの場合でも、現像ローラ駆動時間の残量の表示をユーザがみやすい構成としている。以下、本発明の表示部の構成について説明する。
【００６０】
図４は、現像ローラ駆動時間の残量のニアエンド値を設定するテーブルの例を示す説明図である。このようなテーブルは、例えば図７のメモリ（ＦＲＡＭ）１０７に格納される。図４において、「種類」の欄はトナーカートリッジの容量を示すもので、例えばＰａは大容量トナーカートリッジ、Ｐｂは小容量トナーカートリッジである。「色」の欄は、前記イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の区別を設定している。「カウント値」の欄は、各色の前記現像ローラ駆動時間の残量のニアエンド値が設定されている。
【００６１】
図４の例では、トナーカートリッジＰａのＹ、Ｃ、Ｍ各色現像ローラ駆動時間の残量のニアエンド値はそれぞれａ１で等しく設定されており、Ｋの現像ローラ駆動時間の残量のニアエンド値はａ２である。また、トナーカートリッジＰｂのＹ、Ｃ、Ｍ各色の現像ローラ駆動時間の残量のニアエンド値はａ３でそれぞれ等しく設定されている。ａ１とａ２の大小関係は、ａ１＞ａ２である。さらに、ａ３はａ２よりも小さい数値で設定される。
【００６２】
本発明においては、図６に示したようなロータリ現像ユニット４を用いる画像形成装置により、各色で同数のシート（記録媒体）に画像形成する際に、各色毎の特性を考慮して前記現像ローラ駆動時間の残量のニアエンド値を設定している。すなわち、この特性には、印字品質の低下を防止する目的で現像ローラを駆動する場合、すなわち、パッチ画像を形成する場合などが含まれる。
【００６３】
前記のような特性を考慮すると、同数のシートに画像形成する際にブラック（Ｋ）の現像ローラ駆動時間が多くなることから、トナー残量は各色で同じにはならない。このため、図４の例では、ブラック（Ｋ）のトナー残量のニアエンド値を他の色よりも少ない数値に設定して、すなわち、寿命カウント値を他色よりも大きく設定して、現像ローラ駆動時間の実態に合わせている。
【００６４】
このように、本発明においては、ブラック（Ｋ）のニアエンド値を他色のニアエンド値とは異なる値に設定している。このため、シートに画像形成すことにより、各色の現像ローラ駆動時間が増大していく際に、その実情に適合した精度の高いトナーカートリッジ寿命管理を行うことが可能となる。
【００６５】
図１は、本発明の実施形態を示す説明図である。図１は、横軸に現像ローラ駆動時間（ｓｅｃ）を示し、縦軸に現像ローラ駆動時間の残量表示（％）を示している。図１（ａ）は大容量トナーカートリッジに対応し、図１（ｂ）は小容量トナーカートリッジに対応している。図１（ａ）において、Ｆ４は現像ローラ駆動時間の初期値（０）、Ｆ３はそのニアエンド値、Ｆ２はエンド値、Ｅ１はエンドエンド値である。図１（ａ）の例では、ニアエンド値Ｆ３は現像ローラ駆動時間の残量表示を２０（％）としている。図１（ｂ）において、Ｇ４は現像ローラ駆動時間の初期値（０）、Ｇ３はそのニアエンド値、Ｇ２はエンド値、Ｇ１はエンドエンド値である。図１（ｂ）の例でも、ニアエンド値Ｇ３は現像ローラ駆動時間の残量表示を２０（％）としている。
【００６６】
すなわち、この実施形態では現像ローラ駆動時間のパラメータを用いた場合には、大容量トナーカートリッジを用いた場合も、また小容量トナーカートリッジを用いた場合も同じ割合で表示している。すなわち、いずれの場合も現像ローラ駆動時間の残量のニアエンド値の表示は、２０％の割合としている。このため、前記トナー容量が相違することにより、ニアエンド値に対応する現像ローラ駆動時間の残量表示の割合が変わることによるユーザの混乱を避けることができる。
【００６７】
また、現像ローラ駆動時間をパラメータとして現像ローラ駆動時間の残量を表示する場合において、トナー容量が大小異なるトナーカートリッジを用いた際に、同一の目盛りで現像ローラ駆動時間の残量表示を行なっている。このため、現像ローラ駆動時間の残量の表示機構を安価で、しかもユーザに見やすい構成とすることができる。
【００６８】
図２は、本発明の実施形態を示す説明図である。図２において、２０は外部コンピュータ（ホストコンピュータ）でメインコントローラ１１に画像データを送信する。メインコントローラ１１には表示部１２が接続されており、各種メッセージなどの表示を行なうと共に、図１で説明したように、現在の現像ローラ駆動時間の残量を、残量の初期値に対する％（割合）で表示する。
【００６９】
エンジンコントローラ１０には、ＣＰＵ１０１とＦＲＡＭ１０７が設けられている。また、トナーカートリッジ４にはメモリが設けられている。このメモリには、各色毎に大容量カートリッジと小容量カートリッジのそれぞれについて、現像ローラ駆動時間の初期値と最大値、現在の現像ローラ駆動時間の残量が記憶されている。
【００７０】
ユーザは、先に大容量カートリッジを使用して記録媒体に画像形成を行なった後に、小容量カートリッジに入れ替えて画像形成を行い、再度大容量カートリッジを入れ替えて画像形成を行なう場合がある。このような場合でも、大容量カートリッジに対応した現像ローラ駆動時間は、前記小容量カートリッジと交換する前の値がメモリに記憶されている。したがって、容量の異なるトナーカートリッジを寿命到達前に途中で入れ替えた場合でも、現像ローラ駆動時間を正確に把握できる。このため、トナーカートリッジの寿命管理を精度良く行うことができる。
【００７１】
後述するようにエンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１は、累積の現像ローラ駆動時間を初期値に加算して最大値から減算し、現在の現像ローラ駆動時間の残量情報を更新する。このような更新された現像ローラ駆動時間の残量情報はＦＲＡＭ１０７に記憶されると共に、トナーカートリッジ４のメモリにも記憶される。この残量情報の更新処理は各色毎に行われ、ＦＲＡＭ１０７およびトナーカートリッジ４のメモリには、常に最新の現像ローラ駆動時間の残量が記憶される。
【００７２】
メインコントローラ１１には、図７で説明したようにＣＰＵ１１１が設けられており、ＣＰＵ１１１にはドットカウンタと画像処理部が設けられている。トナー消費量をカウントするトナーカウンタは、図８で説明するようにエンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１にソフトウエアまたはハードウエアで構成されている。
【００７３】
外部コンピュータ２０から与えられた画像データがメインコントローラ１１の画像処理部に入力されると、画像処理部は露光信号を構成してドットカウンタに入力する。露光信号により、ドットカウンタは各色、各頁毎の画素数をカウントしてカウント値をＣＰＵ１０１に送信する。エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１は、メモリ（ＦＲＡＭ）１０７から、各色毎のトナーカートリッジに充填されているトナー量の初期値と係数を読み出す。
【００７４】
係数は、画像形成の際の重み付け係数などであり、詳細な説明は後述する。ＣＰＵ１０１は、カウント値に係数を付与した演算結果すなわちトナー消費量を求める。このように、エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１は、ドットカウンタから送信されてきた各色、各頁毎のカウント値と、メモリ（ＦＲＡＭ）１０７から読み出した係数に基づいてドットカウント値、すなわち、トナーカウンタカウント値（トナー消費量）を算出する。
【００７５】
そして、旧トナー残量からトナー消費量を減算して新トナー残量をもとめ、この結果をメモリ（ＦＲＡＭ）１０７に記憶させる。また、トナー残量の情報はメインコントローラ１１にも送信される。なお、図示を省略しているが、エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１には、現像ローラが動作しているときにその駆動時間についてのタイマの信号が入力される。タイマに代えてＣＰＵ１０１に現像ローラ駆動時間を計測するプログラムタイマを設定しても良い。前記駆動時間は、ジョブ毎に累積されてメモリ（ＦＲＡＭ）１０７に記憶されている。
【００７６】
また、ＦＲＡＭ１０７には現像ローラ駆動時間の初期値（０）と最大値が記憶されている。ＣＰＵ１０１は、前記のようにタイマまたはプログラムタイマで計時したトナーカートリッジ駆動時間をカウンタ２１０（図８）に送信し、累積のトナーカートリッジ駆動時間をカウントする。演算回路２０６は、カウンタ２１０でカウントされたトナーカートリッジの現像ローラ駆動時間の累積値を取得する。この現像ローラ駆動時間の累積値はＣＰＵ１０１に送信される。ＣＰＵ１０１は、ＦＲＡＭ１０７から読み出した現像ローラ駆動時間の初期値に累積値を加算する。また、ＦＲＡＭ１０７から読み出した最大値から前記の累積加算値を減算し、現像ローラ駆動時間の残量を演算する。得られた残量をメモリ（ＦＲＡＭ）１０７に記憶させる。
【００７７】
したがって、メモリ（ＦＲＡＭ）１０７には、現像ローラ駆動時間が初期値から順次累積されて記憶されている。ＣＰＵ１０１は現在の累積駆動時間からその残量を求めてトナーカートリッジの寿命判定を行なう。そして、当該駆動時間が前記ニアエンド値に到達するとカートリッジ交換の時期が近い旨のメッセージを表示部に表示している。
【００７８】
ここで、パッチ画像の形成について説明する。像担持体上に複数色のトナー像を重ね合わせる方式の画像形成装置では、像担持体上に転移するトナーの量が変動すると、次の色の工程で露光部分の電位が変化するため、より厳密な制御が必要となる。また、感光体およびトナーの疲労・経時変化や、装置周辺における温湿度の変化などに起因して、画像濃度が変化することがある。そこで、従来よりトナー像の画像濃度に影響を与える濃度制御因子、例えば帯電バイアス、現像バイアス、露光量などを適宜調整して画像濃度を安定化させる技術が提案されている。
【００７９】
このような技術は、例えば像担持体上にトナー像によるパッチ画像を形成し、このトナー像の濃度をセンサーにより光学的に測定し、これに基づき現像装置内へのトナーの供給動作又は現像装置内のトナーの消費動作を制御するものである。例えば、濃度調整用のパッチ画像としてべた画像のパッチ（Ｖｄｃパッチ）と細線パッチ（Ｅパッチ）を形成することが知られている。細線パッチは、例えば１ラインのパッチ画像を形成し、副走査方向に１０ライン分画像を形成しないいわゆる「１オン１０オフ」形式で作成される。
【００８０】
また、この種の画像形成装置においては、画像環境の温度や湿度、像担持体や現像剤の使用回数などにより、トナー像の濃度や線幅が変化する。このため、階調パッチと称するパッチ画像を形成して、パッチ画像の濃度を測定し、濃度調整パターンを決定している。このように、画像形成領域に画像を形成する場合以外にも、印字品質の向上を目的として、例えばパッチ画像を形成する際にも現像ローラが駆動される場合がある。
【００８１】
しかしながら、この際の現像ローラ駆動時間は極めて僅かであり、トナーカートリッジの寿命に影響を与えるほどのものではない。このような目的で現像ローラを駆動する場合にも駆動時間をカウントしてしまうと、処理が煩雑になるばかりでなく、画像形成装置の動作の実態にそぐわないものとなる恐れがある。そこで、本発明においては、前記印字品質の向上を目的とした現像ローラ駆動時間は、トナーカートリッジの寿命管理から除外している。
【００８２】
次に、本発明の実施形態における現像ローラ駆動時間の残量表示の具体例について説明する。前記のように、エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１は、最大値から現像ローラ駆動時間の累積値を減算して現像ローラ駆動時間の残量を求める。したがって、ＣＰＵ１０１は、現像ローラ駆動時間の残量について、エンドエンド値（０％）から初期値（１００％）までの割合の情報を保有する。ニアエンド値は、図１、図２で説明したように、例えば２０％の割合とする。
【００８３】
ニアエンド値とエンドエンド値の間には、エンド値Ｈが設定される。メインコントローラ１１には、前記のようにエンジンコントローラ１０から現像ローラ駆動時間の残量の情報が送信される。この情報に基づいて表示部１２に現像ローラ駆動時間の残量を表示する。この際に、表示部では現像ローラ駆動時間の残量を初期値１００％に対する割合（％）で表示するが、エンド値を０％に対応させる。
【００８４】
すなわち、エンジンコントローラ１０における現像ローラ駆動時間の残量の情報（ｖ）は、初期値に対してエンドエンド値を０％に設定している。これに対して、メインコントローラ１１においては、現像ローラ駆動時間の残量の情報（ｕ）は、エンド値を０％に設定している。表示部においては、現像ローラ駆動時間の残量がエンド値に到達すると、「トナーカートリッジを交換して下さい」とメッセージを表示するが、このメッセージは、現像ローラ駆動時間の残量がエンドエンド値に到達しても変化しない。
【００８５】
ユーザとしては、現像ローラ駆動時間の残量がエンド値に到達したことを報知されれば、トナーカートリッジを交換しなければならないことが理解される。このため、あえてエンド値よりも現像ローラ駆動時間の残量が少ないエンドエンド値までの表示を必要としないのであるから、実情に合わせた表示をしているともいえる。むしろ、エンド値よりも現像ローラ駆動時間の残量が少ないところまで表示すると、ユーザがさらに画像形成を続行してしまう場合がある。このような場合には、現像ローラ駆動時間の残量不足で記録媒体に形成された画像がかすれるなどにより品質が劣化してしまうという問題も発生する。
【００８６】
図２において、前記のようにして、メモリ１０７に新しい現像ローラ駆動時間の残量が記憶されると、ＣＰＵ１０１は更新された現像ローラ駆動時間の残量とニアエンド値とを比較し、現像ローラ駆動時間の残量がニアエンド値に到達している場合には、トナーカートリッジの寿命が近づいていることを報知する信号を出力する。すなわち、ＣＰＵ１０１はトナーカートリッジの交換時期を判定する判定手段として機能している。
【００８７】
図５は、本発明の実施形態において、現像ローラ駆動時間の残量に基づいてトナーカートリッジの寿命判定処理を行う例を示すフローチャートである。寿命管理は、トナーカートリッジの大小の容量毎、色毎に行なう。図７において、電源オンとして（ステップＳ１）、現像ローラ駆動時間の残量の状態を判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２の判定結果がエンドエンドであれば、エンドエンドに状態遷移する（ステップＳ３）。ここで、状態遷移とは、ある状態からある状態への移り変わりの態様を指すものとする。
【００８８】
ステップＳ２の判定結果がニアエンドであれば、ニアエンドに状態遷移する（ステップＳ４）。ステップＳ２の判定結果がニアエンド未達であれば、ニアエンド未達に状態遷移する（ステップＳ５）。ニアエンド未達状態において、仮に誤動作で現像ローラ駆動時間のニアエンド（警告）の信号が形成されても、「トナーカートリッジの交換が間近です」などのメッセージ表示の信号形成は停止される。また、現像ローラ駆動時間がエンドの際に出力されるトナーカートリッジ交換のオペコール報知の信号形成を停止する。
【００８９】
なお、ニアエンド未達状態においては、現像ローラ駆動時間をカウントしてＦＲＡＭに記憶させる。ニアエンド未達状態からニアエンドに状態遷移するとニアエンドの動作を行なう。この場合には、電源オン時の状態遷移と区別するために二重矢印線で表示している。ニアエンドの動作においては、「トナーカートリッジの交換が間近です」などのメッセージの表示は行なうが、トナーカートリッジ交換のオペコールは報知を停止する。
【００９０】
また、ニアエンドの状態では、現像ローラ駆動時間をカウントしてＦＲＡＭに記憶させる。なお、ニアエンドの状態からエンドエンドに状態遷移すると、現像ローラ駆動時間のエンドエンドの動作を行なう。この場合には、現像ローラ駆動時間のニアエンドに基づくメッセージ信号の形成を停止させ、トナーカートリッジ交換の信号形成を行なう。
【００９１】
このように、図５においては、トナーカートリッジの現像ローラ駆動時間の残量がニアエンド未達、ニアエンド、エンドエンドのそれぞれの状態にある場合には、当該状態であることを示すフラグが立てられる。したがって、フラグが立てられ状態に対応する信号形成のみを有効とする。それ以外の状態で有効な命令は、受け付けないように処理している。
【００９２】
次に、ニアエンド未達、ニアエンド、エンドエンドのそれぞれの状態にある場合に、トナーカートリッジを新品に交換した場合の処理について説明する。この場合には、当該トナーカートリッジの初期値から現像ローラ駆動時間の残量を減算した余命値をリセットし、初期値の更新などのトナーカートリッジ交換に伴う必要な処理を行う。その後、ステップＳ１の電源オンによるトナーカートリッジ寿命判定を行なう。
【００９３】
次に、トナーカウンタの構成と動作について説明する。図８はトナーカウンタの構成を示すブロック図である。この装置においては、図７に示されているＲＯＭ１０６記憶されたプログラムに基づいて、ＣＰＵ１０１が所定の演算を行うことによりトナー消費量を求めている。すなわち、トナーカウンタとしての全ての構成をＣＰＵ１０１のソフトウェア上で実現しているが、ハードウェアにより構成することも可能である。
【００９４】
前記ハードウェアで場合した場合の回路構成例を示すのが図８である。ここでは、図８に示すハードウェア構成のトナーカウンタ２００をモデルとして本発明にかかるトナーカウンタの動作原理を説明する。図８の回路をソフトウェアにより実現する場合にも、ハードウェアの場合と同様の原理に基づきトナー消費量を求めることが可能である。
【００９５】
このトナーカウンタ２００では、ＣＰＵ１０１から露光制御部１０２に与えられるものと同一の制御信号、すなわち、外部装置から与えられた画像信号に基づいて、各トナー色毎の階調値に展開された信号が入力される。比較回路２０１はその制御信号に基づき、階調値が所定の閾値以上の印刷ドットに対応する信号のみを通過させ、判別回路２０２に入力する。判別回路２０２は、比較回路２０１の出力信号に基づき印刷ドットの配列状態を判別する「パターン判別手段」としての機能を有している。
【００９６】
すなわち、判別回路２０２は、印刷ドット列を構成するドット数を検知して、閾値以上のドット、４連続ドット、孤立ドット、の３パターンに分類し、そのパターンに応じてカウンタ２０３〜２０５のいずれかに「１」を出力する。ここで、孤立ドットとは、ある閾値以上の画素の両隣の画素が閾値未満のものを称している。
【００９７】
これらのカウンタ２０３、２０４および２０５は、それぞれ閾値以上のドット、４連続ドット、孤立ドット、の各パターンに対応して設けられたものである。各カウンタ２０３〜２０５は、判別回路２０２から随時出力される信号をカウントすることによって、当該パターンの印刷ドット列の形成回数を計数する「カウント手段」としての機能を有している。
【００９８】
例えば、比較回路２０１に入力された制御信号が、孤立ドットに対応したものであったときには、比較回路２０１からの出力信号に基づいて判別回路２０２は当該印刷ドットが孤立ドットであることを判別する。そして、カウンタ２０５に対して「１」を出力する一方、他のカウンタ２０３、２０４に対しては「０」を出力する。このような処理により、孤立ドットの形成回数を示すカウンタ２０５のカウント値のみを１つ増加させる。
【００９９】
しかしながら、この際に他のカウンタ２０３、２０４のカウント値は変化しない。同様に、比較回路２０１に入力された制御信号が４連続ドットに対応したものである場合には、対応したカウンタ２０４のカウント値が１つずつ増加してゆく。このようにして、各パターン毎の印刷ドットの形成回数が個別にカウントされる。
【０１００】
これらのカウント値Ｃ１、Ｃ２およびＣ３は、演算回路２０６に入力される。この演算回路２０６には、カウント値Ｃ１、Ｃ２およびＣ３以外に、ＣＰＵ１０１から与えられるオフセット値Ｎｏと、係数テーブル２０７からの出力とが入力される。また、演算回路２０６からの出力は、ＣＰＵ１０１および係数テーブル２０７に入力されている。この係数テーブル２０７には、「重み付け係数」Ｋｘ、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３（下記（１）式）の候補となる複数組の数値が予め記憶されており、演算回路２０６の出力値に応じてそのうちの１組が選択される。
【０１０１】
そして、演算回路２０６は、各カウンタ２０３〜２０５から出力されるそれぞれのカウント値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３と、係数テーブル２０７から選択されて出力される重み付け係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３とを乗じるとともにそれらの和を求める。更に、その和と係数Ｋｘとの積に、ＣＰＵ１０１から与えられるオフセット値Ｎｏを加算する。このような演算によって、（１）式に定義するトナー消費量が求められる。（トナー消費量）＝Ｋｘ・（Ｋ１・Ｃ１＋Ｋ２・Ｃ２＋Ｋ３・Ｃ３）＋Ｎｏ…（１）ただし、Ｋｘは各色により異なる色依存係数である。
【０１０２】
カウンタ２１０は、タイマまたはプログラムタイマで計時した現像ローラ駆動時間をカウントする。カウントされた結果はカウンタ２１０から演算回路２０６に入力され、累積の現像ローラ駆動時間が演算される。演算回路２０６で演算された累積の現像ローラ駆動時間はＣＰＵ１０１に入力される。ＣＰＵ１０１は、ＦＲＡＭ１０７から読み出した初期値に累積の現像ローラ駆動時間を加算する。また、ＦＲＡＭ１０７から読み出した最大値から累積加算された現像ローラ駆動時間を減算して残量を演算する。このように、ＣＰＵ１０１は現像ローラ駆動時間の残量演算手段として機能している。
【０１０３】
なお、この実施形態においては、上記トナーカウンタ２００の「カウント手段」、「係数設定手段」等に相当する機能を全てソフトウェアで実現していることは上記したとおりである。このような構成によって、トナー消費量を算出するための特別なハードウェアを追加する必要はなく、装置が簡単な構成となるので装置の低コスト化を図ることができる。
【０１０４】
以上説明したように、本発明によれば、ロータリー現像ユニットを用いて複数色のトナーで同量の記録媒体に画像形成を行う画像形成装置において、画像形成の実態に即して精度良くトナーカートリッジの寿命管理を行うことができる。また、中間転写部材を用いる画像形成装置においても、精度良くトナーカートリッジの寿命管理を行うことができる。
【０１０５】
上記した実施形態は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のトナーを用いてフルカラー画像を形成可能に構成された画像形成装置を対象としている。本発明は、使用するトナー色およびその色数はこれに限定されるものでなく任意であり、例えばブラックトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する装置に対しても本発明を適用することが可能である。また、単一のハードウェア構成により複数の現像器のトナー消費量をそれぞれ個別に求めることができる。
【０１０６】
さらに、上記実施形態では、装置外部からの画像信号に基づき画像形成動作を実行するプリンタに本発明を適用しているが、ユーザの画像形成要求、例えばコピーボタンの押動に応じて装置内部で画像信号を作成し、その画像信号に基づき画像形成動作を実行する複写機や、通信回線を介して与えられた画像信号に基づき画像形成動作を実行するファクシミリ装置に対しても本発明を適用可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を示す説明図である。
【図２】この発明の一実施形態を示す説明図である。
【図３】トナーカートリッジの寿命管理を行う例を示す特性図である。
【図４】カウント値を設定するテーブルの例を示す説明図である。
【図５】本発明の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】画像形成装置の一例を示す縦断側面図である。
【図７】図８の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図８】図６を部分的に拡大して示すブロック図である。
【符号の説明】
２…感光体（像担持体）、４Ｃ、４Ｋ、４Ｍ、４Ｙ…現像器（トナーカートリッジ）、４４…現像ローラ（トナー担持体）、１０…エンジンコントローラ、１１…メインコントローラ、１０１…エンジンコントローラのＣＰＵ、１０７…メモリ（ＦＲＡＭ）、１１１…メインコントローラのＣＰＵ、１２０…カウンタ、２００…トナーカウンタ、２０２…判別回路（パターン判別手段）、２０３〜２０５…カウンタ（カウント手段）、２０６…演算回路、現像ローラ駆動時間のカウンタ。
【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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【図７】
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【図８】
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