(57)【要約】【課題】コントローラから像形成手段に送られる動作信号に応じてトナー像形成動作が変化する画像形成装置において、各トナー像形成動作によって消費されるトナー量を精度よく求める。【解決手段】メモリ１２７には、メインコントローラ１１からの印字指令信号に含まれる像形成態様に関する情報に対応して、通常のトナー像に使用されるトナーとは別に消費されるトナー量が、オフセット値として記憶されており、ＣＰＵ１２４は、メインコントローラ１１からの印字指令信号に含まれる像形成態様に関する情報に対応するオフセット値をメモリ１２７から抽出する。そして、ＣＰＵ１２４は、上記通常のトナー像に使用されるトナー量に、上記オフセット値を加算して、トナー像形成動作によって消費されるトナー消費量を求める。【選択図】        図３
2004191721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の単位でコントローラからの動作信号に基づき像担持体上にトナー像を形成する像形成手段を備え、前記像形成手段によるトナー像形成動作によって消費されるトナー消費量を求める画像形成装置において、
前記像形成手段により形成される通常のトナー像に使用されるトナー量に、前記通常のトナー像に使用されるトナーとは別に消費されるトナー量をオフセット値として加算することによりトナー消費量を算出する消費量算出手段と、
前記コントローラからの動作信号に応じて、前記オフセット値を変更設定するオフセット値設定手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像形成手段は、前記コントローラからの動作信号に含まれる像形成態様に関する情報に従って前記トナー像を形成するもので、
前記オフセット値設定手段は、前記像形成態様に関する情報に応じて前記オフセット値を変更設定する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
回転移動しながら、回転方向の一周に並設されたＮ（ＮはＮ≧２の自然数）頁のトナー像転写領域に、それぞれ前記像担持体上の前記トナー像が転写可能な転写媒体をさらに備え、
前記像形成手段は、前記像形成態様に関する情報として前記コントローラからの動作信号に含まれる頁数に応じて１ないしＮ頁のトナー像が前記トナー像転写領域に転写されるように、前記像担持体上にトナー像を形成するもので、
前記オフセット値設定手段は、前記頁数に応じて前記オフセット値を変更設定する請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体上に形成された前記トナー像を所定の記録媒体に転写する転写手段をさらに備え、
前記像形成手段は、前記像形成態様に関する情報として、前記コントローラからの動作信号に前記記録媒体が予め設定された種類である旨の情報が含まれている場合には、人間の目に認識し難い色成分で形成された所定の特殊トナー像を前記通常のトナー像に重畳して前記像担持体上に形成するもので、
前記オフセット値設定手段は、前記像形成手段が前記像担持体上に前記特殊トナー像を形成するか否かに応じて、前記オフセット値を変更設定する請求項２または３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記コントローラからの動作信号に含まれる複数の前記像形成態様に関する情報にそれぞれ対応して設定された前記オフセット値を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記オフセット値設定手段は、変更設定するオフセット値を前記像形成態様に関する情報に応じて前記記憶手段から抽出する請求項２ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
所定の単位でコントローラからの動作信号に基づき像担持体上にトナー像を形成する像形成工程と、
前記像形成工程において形成される通常のトナー像に使用されるトナー量に、前記通常のトナー像に使用されるトナーとは別に消費されるトナー量をオフセット値として加算するトナー消費量算出工程と、
前記コントローラからの動作信号に応じて、前記オフセット値を変更設定するオフセット値設定工程と
を備えたことを特徴とするトナー消費量の算出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トナーを使用して画像形成を行う画像形成装置において、トナーの消費量を求める技術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プリンタ、複写機およびファクシミリ装置などの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、トナーの消費量あるいは残量を把握する必要がある。そこで、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）。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記録用紙に記録された各色のトナーの消費量を求め、それにオフセット量を加えて、そのときに消費された各色の全トナー量を求めている。ところで、上記従来の特許文献１には、上記オフセット量について、「オフセット量というのは、レーザ光による露光時間とは無関係に消費されるトナー量であり、カラー画像形成装置毎に特有な固有値である。」と記載されている。すなわち、上記オフセット量は一定値とされており、上記計数値に基づき求めたトナー消費量に、一定値であるオフセット量を加算することで、消費される全トナー量を求めるようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１７４９２９号公報（段落[００１１]〜[００１２]）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の画像形成装置では、使い勝手の向上などのために、像形成を実行するエンジン部（像形成手段）に対して、例えばホストコンピュータや、ホストコンピュータからの印字指令信号を解読するメインコントローラなどのコントローラから、様々な情報を含む動作信号が送られるようになっている。このような画像形成装置において、その動作信号に応じてエンジン部の動作手順や動作態様などが変化すると、上記従来の特許文献１のようにオフセット量が一定値に固定されていたのでは、消費されるトナー量を精度よく求めることができない虞がある。
【０００５】
この発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、コントローラから像形成手段に送られる動作信号に応じてトナー像形成動作が変化する画像形成装置において、各トナー像形成動作によって消費されるトナー量を精度よく求めることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、所定の単位でコントローラからの動作信号に基づき像担持体上にトナー像を形成する像形成手段を備え、前記像形成手段によるトナー像形成動作によって消費されるトナー消費量を求める画像形成装置において、前記像形成手段により形成される通常のトナー像に使用されるトナー量に、前記通常のトナー像に使用されるトナーとは別に消費されるトナー量をオフセット値として加算することによりトナー消費量を算出する消費量算出手段と、前記コントローラからの動作信号に応じて、前記オフセット値を変更設定するオフセット値設定手段とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
また、この発明にかかるトナー消費量の算出方法は、上記目的を達成するため、所定の単位でコントローラからの動作信号に基づき像担持体上にトナー像を形成する像形成工程と、前記像形成工程において形成される通常のトナー像に使用されるトナー量に、前記通常のトナー像に使用されるトナーとは別に消費されるトナー量をオフセット値として加算するトナー消費量算出工程と、前記コントローラからの動作信号に応じて、前記オフセット値を変更設定するオフセット値設定工程とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
これらのように構成された発明では、所定の単位でコントローラからの動作信号に基づき像担持体上にトナー像が形成されると、像担持体上に形成される通常のトナー像に使用されるトナー量に、通常のトナー像に使用されるトナーとは別に消費されるトナー量がオフセット値として加算されてトナー消費量が求められる。ここで、コントローラからの動作信号に応じて、オフセット値が変更設定されることから、コントローラからの動作信号に含まれる情報に基づき実行されるトナー像形成の態様に応じて、消費されるトナー量を精度よく求めることができる。
【０００９】
なお、「通常のトナー像に使用されるトナーとは別に消費されるトナー量」には、いわゆるカブリトナー量や、通常のトナー像に重畳して像担持体上に形成する所定の特殊トナー像に使用されるトナー量などが含まれる。また、「所定の単位」とは、コントローラからの動作信号に基づき像形成手段が実行する動作の単位を意味しており、例えば、１頁のトナー像形成動作を所定の単位とすることができる。また、コントローラとしては、画像形成装置に接続されるパーソナルコンピュータなどのホストコンピュータ、ホストコンピュータからの印字指令信号を解読するメインコントローラなどが考えられる。
【００１０】
また、前記像形成手段は、前記コントローラからの動作信号に含まれる像形成態様に関する情報に従って前記トナー像を形成するもので、前記オフセット値設定手段は、前記像形成態様に関する情報に応じて前記オフセット値を変更設定するとしてもよい。ここで、「像形成態様に関する情報」とは、例えば、画質を重視する高画質モード、印字に用いるトナー量を抑制するトナーセーブモードなどを含むことができる。異なる像形成態様では、例えば上記カブリトナー量も互いに異なると考えられるが、上記構成によれば、像形成態様に関する情報に応じてオフセット値が変更設定されるので、各像形成態様において消費されるトナー量をそれぞれ精度よく求めることができる。
【００１１】
また、回転移動しながら、回転方向の一周に並設されたＮ（ＮはＮ≧２の自然数）頁のトナー像転写領域に、それぞれ前記像担持体上の前記トナー像が転写可能な転写媒体をさらに備え、前記像形成手段は、前記像形成態様に関する情報として前記コントローラからの動作信号に含まれる頁数に応じて１ないしＮ頁のトナー像が前記トナー像転写領域に転写されるように、前記像担持体上にトナー像を形成するもので、前記オフセット値設定手段は、前記頁数に応じて前記オフセット値を変更設定するとしてもよい。
【００１２】
この構成によれば、像形成態様に関する情報としてコントローラからの動作信号に含まれる頁数に応じて１ないしＮ（ＮはＮ≧２の自然数）頁のトナー像が、転写媒体に設けられたトナー像転写領域に転写されるように、像担持体上にトナー像が形成される。ここで、転写媒体の一周に並設されたＮ頁のトナー像転写領域に対して、転写されるトナー像の頁数がＮ未満の場合には、トナー像が転写されないトナー像転写領域におけるカブリトナーを考慮する必要があるが、転写媒体に転写されるトナー像の頁数に応じて、オフセット値が変更設定されることから、上記カブリトナーによる消費分を含んだオフセット値に変更設定することによって、消費されるトナー量を精度良く求めることができる。
【００１３】
また、前記像担持体上に形成された前記トナー像を所定の記録媒体に転写する転写手段をさらに備え、前記像形成手段は、前記像形成態様に関する情報として、前記コントローラからの動作信号に前記記録媒体が予め設定された種類である旨の情報が含まれている場合には、人間の目に認識し難い色成分で形成された所定の特殊トナー像を前記通常のトナー像に重畳して前記像担持体上に形成するもので、前記オフセット値設定手段は、前記像形成手段が前記像担持体上に前記特殊トナー像を形成するか否かに応じて、前記オフセット値を変更設定するとしてもよい。
【００１４】
このように構成された発明では、記録媒体が予め設定された種類である場合には、人間の目に認識し難い色成分で形成された所定の特殊トナー像が、通常のトナー像に重畳して像担持体上に形成される。この場合には、所定の特殊トナー像に使用されるトナー量を予め求めておくことができるため、そのトナー量を含んだオフセット値に変更設定すればよい。一方、記録媒体が予め設定された種類でない場合には、上記特殊トナー像は、通常のトナー像に重畳して像担持体上に形成されない。この場合には、特殊トナー像に使用されるトナー量を含まないオフセット値、例えばカブリトナー量のみを含むオフセット値に変更設定すればよい。これによって、いずれの場合でも、消費されるトナー量を精度よく求めることができる。なお、この発明は、像担持体上のトナー像を、記録媒体に直接転写する構成であっても、転写媒体に一旦転写した後、その転写媒体からさらに記録媒体に転写する構成であってもよい。
【００１５】
また、前記コントローラからの動作信号に含まれる複数の前記像形成態様に関する情報にそれぞれ対応して設定された前記オフセット値を記憶する記憶手段をさらに備え、前記オフセット値設定手段は、変更設定するオフセット値を前記像形成態様に関する情報に応じて前記記憶手段から抽出するようにしてもよい。すなわち、コントローラからの動作信号に含まれる複数の像形成態様に関する情報にそれぞれ対応して、通常のトナー像に使用されるトナーとは別に消費されるトナー量を予め求めておき、それらをオフセット値として記憶手段に記憶しておくことができる。そして、コントローラからの動作信号に含まれる像形成態様に関する情報に対応するオフセット値を記憶手段から抽出することにより、オフセット値をコントローラからの動作信号に基づく像形成態様に応じた適正な値にすることができ、簡易な構成で容易に、消費されるトナー量を精度よく求めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図、図２は中間転写ベルトの展開図である。また、図３は図１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）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、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を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する装置である。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から印字命令および画像データが制御ユニット１のメインコントローラ１１に与えられると、メインコントローラ１１が、装置各部に印字指令信号を出力するとともに、与えられた画像データに基づいて、形成すべき画像を多階調レベルの印刷ドット列として表す各トナー色毎の画像信号を生成し、これらの画像信号をジョブデータとしてエンジンコントローラ１２に出力する。そして、このメインコントローラ１１からの指令に応じてエンジンコントローラ１２がエンジンＥＧの各部を制御してジョブ単位でシート（記録媒体）Ｓに画像信号に対応する画像を形成する。
【００１７】
このエンジンＥＧでは、感光体２が図１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、感光体２表面を所定の表面電位に帯電させるための帯電ユニット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は帯電バイアス発生部１２１から帯電バイアスが印加されており、感光体２の外周面を均一に帯電させる。
【００１８】
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、図３に示すように、露光パワー制御部１２３と電気的に接続されており、入力される画像信号（変調信号）に基づき露光パワー制御部１２３が露光ユニット６の各部を制御し、光ビームＬにより感光体２を露光して感光体２上に画像信号に対応する静電潜像を形成する。
【００１９】
例えば、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データに基づき、ＣＰＵ１１１により多階調の印刷ドットデータが生成されると、その印刷ドットデータが、変調信号発生部２１０により例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）される。そして、その変調信号が露光パワー制御部１２３に与えられると、露光パワー制御部１２３により露光ユニット６の各部が制御されて、上記変調信号に基づく光ビームＬにより感光体２が露光され、上記画像データに対応する静電潜像が感光体２上に形成される。一方、後述するように、所定の画像パターンを有する特殊画像を上記画像データに基づく画像に重畳する特殊画像形成動作が実行されるときは、上記画像パターンに応じた変調信号がパターン作成モジュール１２５から露光パワー制御部１２３に与えられ、上記画像データに基づく変調信号と上記画像パターンに応じた変調信号とが露光パワー制御部１２３により重畳され、その重畳された信号により露光ユニット６の各部が制御されて、上記特殊画像と上記画像データに基づく画像とが重ね合わされた画像に対応する静電潜像が形成される。なお、変調信号発生部２１０の変調方式はＰＷＭに限られず、パルス振幅変調（ＰＡＭ）など、種々のパルス変調方式を採用することができる。
【００２０】
こうして形成された静電潜像はロータリー現像ユニット４によって顕像化される。すなわち、この実施形態では現像ユニット４として、ブラック用の現像器４Ｋ、シアン用の現像器４Ｃ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、およびイエロー用の現像器４Ｙが軸中心に回転自在に設けられている。そして、これらの現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙは回転位置決めされるとともに、各現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙの現像ローラ４０Ｋ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙが感光体２に対して選択的に対向位置決めされ、現像バイアス発生部１２６によって現像バイアスが印加されて選択された色のトナーを現像ローラから感光体２の表面に供給する。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。
【００２１】
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。さらに、この一次転写領域ＴＲ１から周方向（図１の回転方向Ｄ１）に進んだ位置には、クリーニング部５が配置されており、一次転写後に感光体２の外周面に残留付着しているトナーをクリーニングブレード５１により掻き落とす。また、必要に応じて除電部（図示省略）にて、感光体２の表面電位がリセットされる。
【００２２】
転写ユニット７は、複数のローラに掛け渡された中間転写ベルト７１と、中間転写ベルト７１を回転駆動する駆動部（図示省略）とを備えている。そして、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とともに、所定の二次転写領域ＴＲ２において、カセット８から取り出されたシート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。なお二次転写後、中間転写ベルト７１はクリーニング部（図示省略）にて中間転写ベルト７１に残留付着しているトナーが除去される。
【００２３】
中間転写ベルト７１は、図２に示すように、ほぼ矩形のシート体が継ぎ目７２で継ぎ合わされて形成された無端ベルトからなる。同図において矢印７３はベルトの回転移動方向を示し、矢印７４は回転軸方向を示している。この中間転写ベルト７１は、転写禁止領域７５および転写許可領域７６を有している。転写禁止領域７５は、継ぎ目７２の両側のそれぞれ所定寸法の範囲に、回転軸方向７４に一端から他端に亘って設定されている。転写許可領域７６は、転写禁止領域７５以外の領域であって、回転軸方向７４の一端部および他端部を除く矩形の領域に設定されており、この転写許可領域７６にトナー像が一次転写される。
【００２４】
図２（Ａ）に示すように、転写許可領域７６には、回転移動方向７３に長辺方向となるＡ３判サイズのトナー像７７が転写可能になっている。また、図２（Ｂ）に示すように、転写許可領域７６を２つのサブ領域７６Ａ，７６Ｂに分割設定し、中間転写ベルト７１の一周で、回転移動方向７３に短辺方向となるＡ４サイズ以下、例えばＡ４、Ａ５、Ｂ５サイズなどのトナー像が２頁転写可能になっている。なお、図２（Ｂ）ではＡ４サイズのトナー像７８を示している。このように、この実施形態では、感光体２が本発明の「像担持体」に相当し、帯電ユニット３、露光ユニット６およびロータリー現像ユニット４が本発明の「像形成手段」に相当し、転写ユニット７が本発明の「転写手段」に相当する。また、中間転写ベルト７１が本発明の「転写媒体」に相当し、転写許可領域７６が分割設定された２つのサブ領域７６Ａ，７６Ｂが、それぞれ本発明の「トナー像転写領域」に相当する。
【００２５】
また、中間転写ベルト７１の表面に対向してパッチセンサＰＳが配置されており、画像形成条件を調整する動作を実行するときには、中間転写ベルト７１の転写禁止領域７５に形成されるパッチ画像の光学濃度を測定する。
【００２６】
また、図３に示すように、各現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙには、それぞれユニット側通信部４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙが設けられ、このユニット側通信部４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙは、それぞれメモリ４２Ｋ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２Ｙと電気的に接続されている。このメモリ４２Ｋ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２Ｙは、各現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙの製造ロット、使用履歴、内蔵トナーの特性、トナーの残量などに関する種々のデータを記憶するものである。また、装置本体には、ＣＰＵ１２４と電気的に接続された本体側通信部１２８が設けられている。
【００２７】
そして、各現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙの現像ローラ４０Ｋ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙが感光体２に対して選択的に対向位置決めされたときに、当該選択現像器のユニット側通信部が、本体側通信部１２８と所定距離以内、例えば１０ｍｍ以内に対向配置されるように構成されており、赤外線などの無線通信により互いに非接触状態でデータを送受信可能となっている。これによって、ＣＰＵ１２４により当該現像器の装着検出、新品検出や寿命管理等の各種情報の管理が行われる。
【００２８】
なお、この実施形態では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信を行うようにしているが、例えば装置本体および各現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙにそれぞれコネクタを設けておき、各現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙが選択的に感光体２に対向位置決めされると、装置本体のコネクタが現像器側のコネクタと機械的に嵌合することで相互にデータ送受信を行うようにしてもよい。また、メモリ４２Ｋ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２Ｙは、電源オフ状態や現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙが装置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く、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などのＥＥＰＲＯＭや強誘電体メモリ（Ferroelectric  ＲＡＭ）などを採用することができる。
【００２９】
また、図３において、メインコントローラ１１に設けられた画像メモリ１１３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データを記憶するためのものである。また、エンジンコントローラ１２に設けられたメモリ１２７は、ＣＰＵ１２４が実行する制御プログラムを記憶するＲＯＭや、ＣＰＵ１２４における演算結果、ならびにエンジンＥＧを制御するための制御データなどを一時的に記憶するＲＡＭなどからなる。さらに、この画像形成装置のメインコントローラ１１には、ドットカウンタ２００が設けられている。
【００３０】
図４はドットカウンタの構成を示すブロック図である。また、図５はドットカウンタによるカウント手順を説明するための図で、印刷ドットの階調値の一例を示している。このドットカウンタ２００は、メインコントローラ１１のＣＰＵ１１１から出力される画像信号に基づいて、感光体２上に形成される印刷ドットの種類を判別し、その個数をカウントするものである。より具体的には、このドットカウンタ２００は、比較回路２０１、判別回路２０２および３つのカウンタ２０３〜２０５を備えている。
【００３１】
図４に示すように、比較回路２０１には、メインコントローラ１１のＣＰＵ１１１から出力される画像信号として、ＣＰＵ１１１により生成された印刷ドットデータが入力されている。そして、この比較回路２０１は、各印刷ドットに対応する画像信号の階調レベルを所定の閾値Ｌ１，Ｌ２と比較する。閾値Ｌ１は階調０（すなわち白画像）に近い値（例えば最大階調ＭＡＸの１／６３）に設定され、閾値Ｌ２は最大階調ＭＡＸ（すなわちべた画像）に近い値（例えばＭＡＸの４８／６３）に設定されている。そして、比較回路２０１は、階調レベルが閾値Ｌ２以上であれば判別回路２０２に値「１１」を出力する一方、階調レベルが閾値Ｌ１未満であれば値「００」を出力する。これを受けて、判別回路２０２が各印刷ドットの連続状態、すなわち対象とする印刷ドットに対して隣接するドットが有るか否かを判別し、その結果に応じた信号を後続のカウンタ２０３〜２０５に出力する。
【００３２】
判別回路２０２の動作についてより詳しく説明する。判別回路２０２は、閾値Ｌ２以上の階調レベルを有する印刷ドットを検出したことを示す出力信号「１１」が比較回路２０１から出力される毎に、カウンタ２０３に対し信号「１」を出力する。そのため、カウンタ２０３には、閾値Ｌ２以上の階調レベルを有する印刷ドットの個数Ｃ１が積算される。図５では、印刷ドット１，２，３，６，１３が該当し、Ｃ１＝５となる。また、判別回路２０２は、閾値Ｌ２以上の階調レベルを有する印刷ドットが３個以上連続したときにカウンタ２０４に対して信号「１」を出力する。したがって、カウンタ２０４には、３以上の連続ドットの個数Ｃ２が積算される。図５では、印刷ドット１〜３が該当し、Ｃ２＝１となる。さらに、対象となる印刷ドットの左右に閾値Ｌ１以上のドットが存在しない、すなわち当該印刷ドットが孤立ドットであったときにカウンタ２０５に対して信号「１」を出力する。そのため、カウンタ２０５には、孤立ドットの個数Ｃ３が積算される。図５では、印刷ドット６，１３が孤立ドットに該当し、Ｃ３＝２となる。
【００３３】
このようにして、各カウンタ２０３〜２０５のそれぞれには、高階調印刷ドットの個数Ｃ１、そのうちの３以上の連続ドットの個数Ｃ２および孤立ドットの個数Ｃ３が積算されてゆき、例えば１色のトナー像を１頁形成ごとに、これらの値がメモリ２１１に格納される。そして、所定のタイミング（例えば４色のトナー像形成終了時やＣＰＵ１２４からのデータ要求時など）で、これらの値がメモリ２１１からエンジンコントローラ１２のＣＰＵ１２４に送信され、必要に応じてメモリ１２７に格納されて、後述するトナー残量の計算に用いられる。
【００３４】
上記のように構成された画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から印字命令が与えられると、当該印字命令に対応した画像を形成する通常の画像形成動作が実行される。具体的には、外部装置からの画像形成要求である印字命令と、形成すべき画像の内容に対応する画像データとがインターフェース１１２を介してメインコントローラ１１に入力される。メインコントローラ１１のＣＰＵ１１１は、受信した画像データを各トナー色毎に分解するとともに、多段階の階調レベルを有する印刷ドットデータからなる画像信号に展開し、ジョブ単位で、その画像信号を変調信号発生部２１０を介してエンジンコントローラ１２に出力する。これを受けてエンジンコントローラ１２のＣＰＵ１２４はエンジンＥＧ各部を制御して上記した一連の画像形成動作を実行し、こうすることで所望の画像がシートＳ上に形成される。
【００３５】
次に、メモリ１２７に格納されているオフセット値について説明する。この種の画像形成装置では、白画像、つまり全く印刷ドットを形成しない画像形成動作を実行した場合にも若干のトナーが消費されることが知られている。これは画像形成動作中に現像器４Ｙ，…から一部の不完全帯電トナーや逆帯電トナーが感光体２上に移動したり、一部のトナーが装置内部へ飛散することによるもので、こうしたトナーが画像に付着するとカブリとして視認されるものである。このような現象によって、感光体２上のトナー像に使用されるトナーとは別にトナーが失われることに鑑み、この実施形態では、上記カブリトナー量に対応するオフセット値をメモリ１２７に格納している。上記カブリトナー量は、現像器４Ｙの駆動時間と、当該現像器４Ｙにおける単位時間あたりのトナー飛散量として予め実験等により求めた値とを乗じることで求められる。現像器４Ｙの駆動時間としては、当該現像器４Ｙに対して現像バイアスを印加した時間や、現像器４Ｙ内に収容されたトナーを感光体２との対向位置に搬送する現像ローラ４０Ｙの駆動時間などを用いることができる。用紙サイズが一定であれば１枚あたりの現像器駆動時間は通常ほぼ一定であるから、この実施形態では、上記カブリトナー量を用紙サイズ毎に予め定めておき、オフセット値としてメモリ１２７に格納している。そして、用紙サイズに対応するオフセット値がメモリ１２７から抽出される。
【００３６】
ところで、上記カブリトナー量は、画像形成を行うときの像形成態様によって異なると考えられる。すなわち、この装置では、外部のホストコンピュータからメインコントローラ１１を介してエンジンコントローラ１２に送られる印字指令信号（動作信号）に含まれる像形成態様に関する情報に従って、エンジンコントローラ１２およびエンジンＥＧは画像形成動作を行う。例えば、上記像形成態様に関する情報として、高画質モードでの画像形成指示が上記印字指令信号に含まれるときは、メインコントローラ１１において印刷ドットがきめ細かく制御された画像信号が生成され、その画像信号に基づきエンジンコントローラ１２およびエンジンＥＧが動作して高品質の画像を形成する。また、上記像形成態様に関する情報として、消費されるトナー量を抑制するトナーセーブモードでの画像形成指示が上記印字指令信号に含まれるときは、例えば印刷ドットの階調値を低下させる制御が行われ、トナー消費量を低減して画像を形成する。これらの各像形成態様において上記カブリトナーの量は異なる。そこで、メモリ１２７には、予め求められた各像形成態様でのカブリトナー量がオフセット値として格納されている。そして、上記印字指令信号に含まれる上記像形成態様に関する情報に対応するオフセット値がメモリ１２７から抽出される。
【００３７】
また、この装置では、特殊画像形成動作を実行する。近年、カラー画像形成装置の性能向上に伴い、これを不正利用する可能性が生じていることから、かかる不正印刷の防止のために、メインコントローラ１１で受信した外部からの画像データに対応する画像に対し、この画像形成装置を特定できる特殊画像を重畳して印刷する特殊画像形成動作を行う。この特殊画像は、画像形成装置の出力色成分（本実施形態ではマゼンタ，シアン，イエロー，ブラック）のうち人間の目に最も目立たない出力色成分（例えば、イエロー）を使って画像形成装置の製造番号などを表わすもので、その画像パターンは予め設定されている。そのため、形成される特殊画像に使用されるトナー量を予め求めておくことができる。なお、シート（記録媒体）ＳがＯＨＰ用シートの場合にも特殊画像を重畳して印刷するのは、ＯＨＰに投影するという使用目的から好ましくなく、また、ＯＨＰ用シートが不正印刷に使用される可能性も低いと考えられる。そこで、メモリ１２７には、特殊画像に使用されるトナー量を含まないカブリトナー量のみに対応する通常オフセット値と、特殊画像に使用されるトナー量とカブリトナー量とを含む量に対応する特殊オフセット値とが格納されている。そして、上記像形成態様に関する情報として、シートＳがＯＨＰ用シートである旨の情報が上記印字指令信号に含まれている場合には、上記通常オフセット値がメモリ１２７から抽出される一方、シートＳが非ＯＨＰ用シート（例えば普通紙）である旨の情報が上記印字指令信号に含まれている場合には、上記特殊オフセット値がメモリ１２７から抽出される。
【００３８】
また、この装置では、上述したように、中間転写ベルト７１の一周でトナー像を２頁転写することが可能になっている。この実施形態では、後述するように、１頁分のトナー像を形成する毎にエンジンコントローラ１２のＣＰＵ１２４が図６に示すトナーカウント動作を実行している。従って、サブ領域７６Ａ，７６Ｂの双方にトナー像が転写される場合には、各領域に対応するカブリトナー量がオフセット値として加算される。ところが、サブ領域７６Ａ，７６Ｂの一方のみにトナー像が転写される場合（例えばＡ４サイズのトナー像を中間転写ベルト７１の一周で２頁転写する制御において、奇数頁の印字を行う場合の中間転写ベルト７１の最終周）には、トナー像が転写される領域（例えばサブ領域７６Ａ）に対応するカブリトナー量はオフセット値として加算されるものの、トナー像が転写されないサブ領域（例えばサブ領域７６Ｂ）に対応するカブリトナー量は、トナーカウント動作が実行されないため加算されない。しかしながら、トナー像が転写されないサブ領域に対応する感光体２では、トナー像が形成されないもののカブリトナーは発生していると考えられるので、これを別途考慮する必要がある。そこで、この実施形態では、サブ領域７６Ａ，７６Ｂのうち一方のみに対してトナー像転写を行う場合と、それ以外の場合（すなわち中間転写ベルト７１の転写許可領域７６に対して１頁のトナー像転写を行う場合およびサブ領域７６Ａ，７６Ｂの双方に対してトナー像転写を行う場合）とで、それぞれ異なるオフセット値がメモリ１２７に格納されている。
【００３９】
【表１】
2004191721.tif 000003
表１は、メモリ１２７に格納されているオフセット値テーブルデータの一例を示している。表１に示すように、この実施形態では、高画質モードまたはトナーセーブモード、シートＳがＯＨＰ用シートまたは非ＯＨＰ用シート、２頁のうち１頁のトナー像転写（サブ領域７６Ａ，７６Ｂのうち一方のみへのトナー像転写）またはそれ以外のトナー像転写（転写許可領域７６に対する１頁のトナー像転写およびサブ領域７６Ａ，７６Ｂの双方へのトナー像転写）、それぞれの組合せについてオフセット値Ｔｎ（本実施形態ではｎは１〜８）が設定され、メモリ１２７に格納されている。上述したように、カブリトナー量は用紙サイズ毎に決まることから、用紙サイズ毎に設定されたオフセット値テーブルデータが、各トナー色毎にメモリ１２７に格納されている。なお、表１は、一例として、Ａ４サイズのイエロートナーのデータを示している。
【００４０】
表１において、例えばオフセット値Ｔ１は、オフセット値Ｔ５に対して、トナー像が転写されないサブ領域に対応するカブリトナー量を加算した値になっている。また、例えばオフセット値Ｔ２は、オフセット値Ｔ１に対して、特殊画像に使用されるトナー量の分を加算した値になっている。また、例えばオフセット値Ｔ１とオフセット値Ｔ３とは、高画質モードでのカブリトナー量とトナーセーブモードでのカブリトナー量との差分だけ異なる値になっている。
【００４１】
図６はトナー像形成動作実行時のトナーカウント動作を示すフローチャートである。この画像形成装置では、消耗品管理の便宜を図るため、１頁分のトナー像を形成する毎にエンジンコントローラ１２のＣＰＵ１２４が図６に示すトナーカウント動作を実行し、各トナー色の現像器４Ｙ等のトナー残量を算出している。すなわち、この実施形態では、１頁を本発明の「所定の単位」とするとともに、ＣＰＵ１２４が本発明の「消費量算出手段」として機能している。なお、ここでは、イエロー色を例として、現像器４Ｙ内のトナー残量を求める方法について説明するが、他のトナー色についてもその動作は同じである。
【００４２】
図６のトナーカウント動作では、まずドットカウンタ２００による印刷ドットのカウント値Ｃ１、Ｃ２およびＣ３を取得する（ステップＳ１）。そして、これらの値のそれぞれに所定の係数を乗じて合計した値Ｔsを求める（ステップＳ２）。すなわち、
Ｔs＝Ｋｘ・（Ｋ１・Ｃ１＋Ｋ２・Ｃ２＋Ｋ３・Ｃ３）
である。ここで、Ｋｘ，Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は、各トナー色毎に予め設定された重み付け係数である。このように印刷ドットをその連続ドット数毎にグループ分けしてカウントし、それぞれの個数に重み付け係数を乗じて積算することで、像担持体としての感光体２上に形成されるトナー像に使用されるトナーの量を精度よく求めることができるものである。なお、このようなトナー量の計算方法については、先に挙げた特許文献１に詳述しているのでここでは説明を省略する。
【００４３】
次いで、エンジンコントローラ１２のメモリ１２７に記憶されている当該現像器４Ｙのトナー残量Ｔrを読み出す（ステップＳ３）。そして、この値Ｔrから上記で求めた値Ｔsを差し引いた値を新たなトナー残量Ｔrとする（ステップＳ４）。
【００４４】
次いで、メインコントローラ１１からの印字指令信号に含まれる像形成態様に関する信号が判定され、対応するオフセット値Ｔｎがメモリ１２７から抽出される（ステップＳ５）。例えば、高画質モードでＡ４サイズの普通紙に対して、２頁のサブ領域７６Ａ，７６Ｂの双方にトナー像転写を行う場合には、オフセット値Ｔ６が抽出される。また、例えば、トナーセーブモードでＡ４サイズのＯＨＰ用シートに対して、２頁のサブ領域７６Ａ，７６Ｂのうち一方のみにトナー像転写を行う場合には、オフセット値Ｔ３が抽出される。
【００４５】
こうして抽出されたオフセット値ＴｎをステップＳ４で求めたトナー残量Ｔrから差し引くことによって（ステップＳ６）、１頁分の画像を形成した後の新たなトナー残量Ｔrが求められる。この値Ｔrについては、メモリ１２７に更新記憶しておく（ステップＳ７）。
【００４６】
なお、図６では、各ドットカウント値Ｃ１等と重み付け係数Ｋ１等との積和Ｔsを直前までのトナー残量Ｔrから差し引き、その値からさらにオフセット値Ｔｎを差し引いているが、これは積和Ｔsとオフセット値Ｔｎとの和（Ｔs＋Ｔｎ）を求め、この和を直前までのトナー残量Ｔrから差し引くことと原理的に等価であるのは言うまでもない。そして、積和Ｔsとオフセット値Ｔｎとの和（Ｔs＋Ｔｎ）が、１頁分の画像形成を行ったときに消費されるトナー量になり、１頁の画像形成を行う毎に消費したトナー量を計算し、その直前までのトナー残量から差し引いてゆくことで、現在（画像形成終了時点）の現像器４Ｙ内のトナー残量Ｔrを求めることができる。このように、この実施形態では、ＣＰＵ１２４が本発明の「オフセット値設定手段」に相当する。
【００４７】
ここで、装置本体に対して着脱可能に構成された現像器４Ｙ等においては、各現像器が装置本体から取り外されるのに先立って、上記で求めたその現像器におけるトナー残量Ｔrをメモリ４２Ｙ等に記憶させるようにするのが好ましい。そして、装置本体に現像器が装着されたときにはメモリ４２Ｙ等に記憶されているその現像器におけるトナー残量を読み出し、上記トナーカウント動作におけるトナー残量Ｔrの初期値として用いるようにすることで、当該現像器の寿命管理が容易となる。もちろん、新品の現像器においては、当該現像器の出荷時におけるトナー装填量を記憶させておけばよい。
【００４８】
図６に戻って、さらにこの実施形態では、画像形成後のトナー残量Ｔrに基づいて、当該現像器４Ｙのトナーエンド判定を行っている。すなわち、上記のようにして求めたトナー残量Ｔrと、当該現像器４Ｙに対して予め設定された最少トナー量Ｔminとを比較し（ステップＳ８）、トナー残量Ｔrが最少トナー量Ｔminを下回っている場合にはトナーエンドと判定し、その旨をメインコントローラ１１に報知する（ステップＳ９）。一方、トナー残量Ｔrが最少トナー量Ｔmin以上であれば、そのままトナーカウント動作を終了する。
【００４９】
この最少トナー量Ｔminとは、現像器４Ｙを用いて良好な画像形成を行うために当該現像器４Ｙに最少限必要なトナーの量である。すなわち、現像器内のトナー量がこの値Ｔminを下回った状態のまま画像形成を行うと、画像濃度が不足したり画像にカスレを生じるなど重大な画像品質の劣化を招く可能性が高くなる。そこで、上記のように、トナー残量Ｔrがこの最少トナー量Ｔminを下回った時点でトナーエンドと判定することにより、現像器４Ｙの交換時期を的確に把握することが可能である。
【００５０】
なお、エンジンコントローラ１２からトナーエンドの報知を受けたときのメインコントローラ１１の動作については任意である。例えば、ユーザにトナーエンドを知らせるメッセージを図示を省略するディスプレイに表示し、現像器の交換を促すようにすることができる。このとき、さらに画像形成動作を継続して行えるようにしてもよく、また画像形成動作を禁止するようにしてもよい。また、例えば、トナーエンドと判定された現像器がブラック現像器４Ｋ以外のものであったときに、ブラックトナーによるモノクロ画像の形成のみを許容するようにしてもよい。
【００５１】
以上のように、この実施形態では、メインコントローラ１１から入力される印字指令信号（動作信号）に含まれる像形成態様に関する各情報に対応して、それぞれカブリトナー量や特殊画像に使用されるトナー量を予め求め、オフセット値Ｔｎとしてメモリ１２７に格納しておき、ＣＰＵ１２４は、上記像形成態様に関する情報に対応するオフセット値Ｔｎをメモリ１２７から抽出するようにしているので、種々の像形成態様に応じて、カブリトナー量などを適正に変更設定することができる。また、像形成態様に関する情報に対応するオフセット値Ｔｎをメモリ１２７から抽出するだけであるので、処理が簡単である。
【００５２】
また、ＣＰＵ１１１から変調信号発生部２１０および露光パワー制御部１２３を介して入力された画像信号に基づいて印刷ドットの個数をカウントし、そのカウント値に所定の係数を乗じて積算しているので、通常のトナー像に使用されるトナー量を計算のみによって簡単に求めることができる。
【００５３】
そして、こうしてそれぞれの動作について求めたトナー消費量を、各動作を実行する毎に直前のトナー残量から順次減算してゆくことによって、各時点における各現像器内のトナー残量を把握することができる。
【００５４】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記した実施形態では、ドットカウンタ２００を独立した機能ブロックとして構成しているが、例えば、ドットカウンタを、メインコントローラ１１またはエンジンコントローラ１２のいずれかに設けたＣＰＵで実行されるプログラムとしてソフトウェア上で実現するようにしてもよい。
【００５５】
また、例えば、上記した実施形態では、メインコントローラ１１に設けたドットカウンタ２００によるカウント値と、メインコントローラ１１からの像形成態様に関する情報に対応するオフセット値とに基づいてエンジンコントローラ１２のＣＰＵ１２４がトナー消費量を計算するようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、メインコントローラ１１のＣＰＵ１１１がエンジンコントローラ１２により変更設定されるオフセット値を受け取ってトナー消費量を計算するようにしてもよく、また、ドットカウンタ２００をエンジンコントローラ１２側に設けてもよい。
【００５６】
また、例えば、上記した実施形態では、１頁分のトナー像形成を本発明の「所定の単位」としているが、これに限定されるものでなく任意である。例えば、複数頁の画像に対応する画像形成要求があったときには、それら全ての画像形成や所定頁数の画像形成を「所定の単位」としてもよく、また、中間転写ベルト７１の一周における画像形成を「所定の単位」としてもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、高画質モードおよびトナーセーブモードに対応するオフセット値をメモリ１２７に格納しているが、これらに限られず、例えば画質より印字速度を重視する高速モード、文字などの線画を高画質に形成する線画モード、写真を高画質に形成する写真モードなどが上記像形成態様に関する情報として上記印字指令信号に含まれる場合には、これらのモードに対応するオフセット値をメモリ１２７に格納しておき、各モードに対応するオフセット値をメモリ１２７から抽出することにより、各モードで消費されるトナー量を精度よく求めることができる。
【００５８】
また、上記実施形態では、転写媒体として中間転写ベルト７１を備えた画像形成装置に本発明を適用しているが、転写媒体として中間転写ドラムや中間転写シートなどを備えた画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。また、上記実施形態は、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であるが、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。
【００５９】
さらに、上記実施形態では、装置外部から画像データを受信し、その画像データに対応した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データを受信して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】この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。
【図２】中間転写ベルトの展開図。
【図３】図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。
【図４】ドットカウンタの構成を示すブロック図。
【図５】ドットカウント手順を説明する図。
【図６】トナーカウント動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
２…感光体（像担持体）、３…帯電ユニット（像形成手段）、４…ロータリー現像ユニット（像形成手段）、６…露光ユニット（像形成手段）、７…転写ユニット（転写手段）、１１…メインコントローラ（コントローラ）、７１…中間転写ベルト（転写媒体）、７６Ａ，７６Ｂ…転写許可領域のサブ領域（トナー像転写領域）、１１１…ＣＰＵ、１１２…インターフェース、１２４…ＣＰＵ（消費量算出手段、オフセット値設定手段）、１２５…パターン作成モジュール、１２７…メモリ（記憶手段）、Ｓ…シート（記録媒体）
【図１】
2004191721.tif 000004
【図２】
2004191721.tif 000005
【図３】
2004191721.tif 000006
【図４】
2004191721.tif 000007
【図５】
2004191721.tif 000008
【図６】
2004191721.tif 000009