(57)【要約】【課題】トナーカウンタの累積のカウント値に読取り誤差が生じた場合でも、トナーカートリッジ交換に対応できる構成としたトナー消費量演算装置。【解決手段】２０は外部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。エンジンコントローラ１０には、ＣＰＵ１０１とＦＲＡＭ１０７が設けられており、トナーカウンタによる累積のカウント値をＦＲＡＭ１０７に記憶する。パッチ画像濃度を検出するセンサを設け、前記トナー消費量の累積のカウント値が第１の所定値以下か否かを判定すると共に、前記センサの検出結果が第２の所定値以下か否かを判定し、前記第１の判定手段および第２の判定手段が共に前記第１の所定値および第２の所定値以下と判定したときに、トナー消費量の累積のカウント値を補正する。この補正値は例えばエンド値とする。【選択図】    図１
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【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を用いて、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、
前記画像形成時のトナー消費量をカウントするトナーカウンタと、パッチ画像濃度を検出するセンサと、累積の前記トナー消費量のカウント値を演算する演算手段と、前記トナー消費量の累積のカウント値が第１の所定値以下か否かを判定する第１の判定手段と、前記センサの検出結果が第２の所定値以下か否かを判定する第２の判定手段とを備え、前記第１の判定手段および第２の判定手段が共に前記第１の所定値および第２の所定値以下と判定したときに、トナー消費量の累積のカウント値を補正する制御手段を設けたことを特徴とする、トナー消費量演算装置。
【請求項２】
前記第２の所定値は、トナー残量に応じて設定されるパッチ画像濃度の閾値であることを特徴とする、請求項１に記載のトナー消費量演算装置。
【請求項３】
前記センサの検出結果は、現像バイアスを増加させたときに所定回形成されるパッチ画像の最後のパッチ画像に対応することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のトナー消費量演算装置。
【請求項４】
前記センサの検出結果は、現像バイアスを増加させたときに所定回形成されるパッチ画像の最後のパッチ画像と最初のパッチ画像の濃度差に対応することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のトナー消費量演算装置。
【請求項５】
前記第１の所定値は、初期値と、トナーカートリッジ交換のメッセージを通知する数値間の半量の数値であることを特徴とする、請求項１に記載のトナー消費量演算装置。
【請求項６】
前記補正されるトナー消費量の累積のカウント値は、前記トナーカートリッジ交換のメッセージが通知される数値に対応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消費量演算装置。
【請求項７】
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を用いて、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消費量を演算するトナー消費量演算方法であって、
トナーが消費される画素数をカウントする段階と、パッチ画像濃度をセンサで検出する段階と、前記トナー消費量の累積のカウント値を演算する段階と、前記トナー消費量の累積のカウント値が第１の所定値以下か否か、および前記センサの検出結果が第２の所定値以下か否かを判定する段階と、前記第１の所定値および第２の所定値以下と判定したときに、トナーカウンタの累積のカウント値を補正する段階と、からなることを特徴とする、トナー消費量演算方法。
【請求項８】
前記判定する段階は、先に前記トナー消費量の累積のカウント値が第１の所定値以下か否かを判定し、その後、前記センサの検出結果が第２の所定値以下か否かを判定することを特徴とする、請求項７に記載のトナー消費量演算方法。
【請求項９】
前記判定する段階は、先に前記センサの検出結果が第２の所定値以下か否かを判定し、その後、前記トナー消費量の累積のカウント値が第１の所定値以下か否かを判定ことを特徴とする、請求項７に記載のトナー消費量演算方法。
【請求項１０】
前記請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のトナー消費量演算装置と、前記トナーカートリッジに充填された各色のトナー残量を記憶する記憶手段と、前記各色のトナー残量が設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を備え、前記トナー残量は初期値からトナー消費量を減算して求めて、トナーカートリッジの寿命管理を行うことを特徴とする、画像形成装置。
【請求項１１】
前記設定値は、トナー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、請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記設定値は、記録媒体に形成される画像の割合である画占率により異なる値としたことを特徴とする、請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記トナーカートリッジは、大容量トナーカートリッジと、小容量トナーカートリッジとの複数のトナーカートリッジを交換して使用可能であって、前記設定値は、複数のトナーカートリッジで同色に対してそれぞれ異なる値に設定したことを特徴とする、請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のトナー消費量演算装置と、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１５】
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１４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、トナーカウンタの累積のカウント値に読取り誤差が生じた場合でも、トナーカートリッジ交換に対応できる構成とした、トナー消費量演算装置および方法と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】
画像形成の際の印刷ドットの値とトナー消費量の関係は非線形で、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している。このため、特許文献１の検出方法および装置においては、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る。そして、これらのパターン毎にその形成個数をトナーカウンタにより計数し、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、ユーザにトナーカートリッジの交換について注意を促している。
【０００５】
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頁単位又は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ている。すなわち、記録媒体の画像形成領域において現実に消費されたトナー量を検出することにより、トナーカートリッジに充填されているトナー初期値から累積のトナー消費量を減算し、トナー残量を求めている。
【０００６】
ところで、この種の画像形成装置においては、中間調画像を再現するためにディザ法や濃度パターン法が用いられる。この際に、網点構造のスクリーンを用いた画像処理がなされる。図１１は、網点構造のスクリーンの例を示す説明図である。図１１において、Ｊは主走査方向、Ｍは画素を示している。この例では、画素Ｍをつなぐスクリーンの傾斜線Ｌは、主走査方向Ｊに対して４５度の傾きを有している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１７４９２９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、特許文献１においては、１頁単位又はあるジョブ期間におけるトナー消費量は、トナーカウンタにより印刷ドット列の配列パターンに基づいて求めている。このようなドット検出を行う場合に、印刷ドット列の配列パターンが変化する位置、例えば孤立ドットから連続ドットに変化する位置で、トナーカウンタの読み取り精度が低下して、ドット検出が欠落することがある。
【０００９】
また、前記網点構造のスクリーンを用いた画像処理においては、傾斜線Ｌで連結される画素Ｍの間隔が狭く設定される場合がある。このような場合には、画素が重なり合う状態となり、トナーカウンタにより主走査方向に画素を走査してトナー消費量をカウントする際に、ドット検出が欠落することがある。
【００１０】
このようにトナーカウンタは印刷ドットの検出が欠落し、トナーカウンタの累積のカウント値に読取り誤差が生じる場合がある。このため、トナー消費量の演算を精度良く適正に行うことができず、トナーカートリッジの寿命管理を的確に行え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、トナーカウンタの累積のカウント値に読取り誤差が生じた場合でも、トナーカートリッジ交換に対応できる構成としたトナー消費量演算装置および方法と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】
この発明のトナー消費量演算装置は、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を用いて、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、
前記画像形成時のトナー消費量をカウントするトナーカウンタと、パッチ画像濃度を検出するセンサと、累積の前記トナー消費量のカウント値を演算する演算手段と、前記トナー消費量の累積のカウント値が第１の所定値以下か否かを判定する第１の判定手段と、前記センサの検出結果が第２の所定値以下か否かを判定する第２の判定手段とを備え、前記第１の判定手段および第２の判定手段が共に前記第１の所定値および第２の所定値以下と判定したときに、トナー消費量の累積のカウント値を補正する制御手段を設けたことを特徴とする。このように、トナー消費量の累積のカウント値を補正する制御手段を設けているので、トナーカウンタの累積のカウント値に読取り誤差が生じた場合でも、トナーカートリッジ交換に対応できる。
【００１３】
また、本発明は、前記第２の所定値は、トナー残量に応じて設定されるパッチ画像濃度の閾値であることを特徴とする。このように、記録媒体に印字する際に必要となるパッチ画像制御で取得したデータを転用して、トナー消費量の累積のカウント値を補正するので、制御部の構成を簡略化できる。また、パッチ画像のデータは、トナー消費量の累積のカウント値を補正するために専用に取得するデータではないので、データを記憶するメモリ資源を節約することができる。
【００１４】
また、本発明は、前記センサの検出結果は、現像バイアスを増加させたときに所定回形成されるパッチ画像の最後のパッチ画像に対応することを特徴とする。このように、パッチ画像制御で取得したデータに基づいてトナー消費量の累積のカウント値を補正する際に、現像バイアスが大きな値に対応するパッチ画像でトナー消費量の累積のカウント値を補正している。一般に現像バイアスを大きくすると、パッチ画像濃度も濃くなるので、本来濃度が最も大きい値のデータを用いている。すなわち、パッチ画像制御で取得した精度の高いデータを用いることができる。
【００１５】
また、本発明は、前記センサの検出結果は、現像バイアスを増加させたときに所定回形成されるパッチ画像の最後のパッチ画像と最初のパッチ画像の濃度差に対応することを特徴とする。したがって、現像バイアスが大きな値に対応するパッチ画像と現像バイアスが小さな値に対応するパッチ画像の濃度差でトナー消費量の累積のカウント値を補正することになる。このため、両者のパッチ画像の濃度差が小さい場合にも対応することができる。
【００１６】
また、本発明は、前記第１の所定値は、初期値と、トナーカートリッジ交換のメッセージを通知する数値間の半量の数値であることを特徴とする。このように、初期値から半量になるまでの間のトナー残量が多い場合には問題がないという現実に対応した処理を行っている。このため、トナー消費量の累積のカウント値を補正する制御部の構成を簡略化できる。
【００１７】
また、本発明は、前記補正されるトナー消費量の累積のカウント値は、前記トナーカートリッジ交換のメッセージが通知される数値に対応することを特徴とする。このため、ユーザが記録媒体に印字処理を行う際に、ジョブの途中で画像のかすれが生じるなどの印字品質の劣化を発生する事態に、予め備えることが可能となる。
【００１８】
また、本発明のトナー消費量演算方法は、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を用いて、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消費量を演算するトナー消費量演算方法であって、
トナーが消費される画素数をカウントする段階と、パッチ画像濃度をセンサで検出する段階と、前記トナー消費量の累積のカウント値を演算する段階と、前記トナー消費量の累積のカウント値が第１の所定値以下か否か、および前記センサの検出結果が第２の所定値以下か否かを判定する段階と、前記第１の所定値および第２の所定値以下と判定したときに、トナーカウンタの累積のカウント値を補正する段階と、からなることを特徴とする。このように、パッチ画像制御のデータをトナーカウンタの累積のカウント値を補正する際に用いている。パッチ画像制御のデータは、他の用途で予め取得されているデータであり、トナーカウンタの累積のカウント値を補正するために専用に取得されるデータではないので、演算処理を迅速に行うことができる。
【００１９】
また、本発明は、前記判定する段階は、先に前記トナー消費量の累積のカウント値が第１の所定値以下か否かを判定し、その後、前記センサの検出結果が第２の所定値以下か否かを判定することを特徴とする。このように、トナー消費量の累積のカウント値が第１の所定値以下でない場合には、パッチ画像制御のデータを用いることなく自動的にトナー消費量の累積のカウント値の補正は行なわないことにしているので、処理を迅速に実行することができる。
【００２０】
また、本発明は、前記判定する段階は、先に前記センサの検出結果が第２の所定値以下か否かを判定し、その後、前記トナー消費量の累積のカウント値が第１の所定値以下か否かを判定ことを特徴とする。このように、パッチ画像制御のデータが第２の所定値以下でない場合には、トナー消費量の累積のカウント値が第１の所定値以下かどうかを判定することなく、自動的にトナー消費量の累積のカウント値の補正は行なわないことにしているので、処理を迅速に実行することができる。
【００２１】
また、本発明の画像形成装置は、前記のトナー消費量演算装置と、前記トナーカートリッジに充填された各色のトナー残量を記憶する記憶手段と、前記各色のトナー残量が設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を備え、前記トナー残量は初期値からトナー消費量を減算して求めて、トナーカートリッジの寿命管理を行うことを特徴とする。このように、画像形成装置が動作している際のトナー消費量を実際の値に補正し、その結果からトナー残量を求めているので、トナーカートリッジの寿命管理を的確に行うことができる。
【００２２】
また、本発明の画像形成装置は、前記設定値は、トナー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。
【００２３】
また、本発明の画像形成装置は、前記設定値は、記録媒体に形成される画像の割合である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に形成された全体の画像量により異なるが、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対応したトナーカートリッジ寿命管理を行うことができる。
【００２４】
また、本発明の画像形成装置は、前記トナーカートリッジは、大容量トナーカートリッジと、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可能であって、前記設定値は、複数のトナーカートリッジで同色に対して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。
【００２５】
また、本発明の画像形成装置は、前記トナー消費量演算装置と、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、画像形成の実態に即してトナー消費量の補正を行なうことができる。
【００２６】
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、画像形成の実態に即してトナー消費量を補正することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図８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９は図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。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。
【００２８】
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ものである。
【００２９】
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８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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
こうして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には、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などの部材が設けられている。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）。
【００３３】
このロータリー現像ユニット４は、図９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。
【００３４】
また、ロータリー現像ユニット４は、画像形成領域への画像形成に先立って、エンジンコントローラ１０により各色のパッチ画像を形成する。パッチ画像には、べた画像のパッチ（Ｖｄｃパッチ）単独で、またはべた画像のパッチと細線パッチ（Ｅパッチ）が作成される。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。
【００３５】
また、メインコントローラ１１は、濃度調整パターンを決定するために階調パッチの画像を形成する。階調パッチは、像担持体上に単色、または複数色の重ね合わせにより形成される。本発明においては、エンジンコントローラ１０で作成されるパッチ画像（第１のパッチ画像）と、メインコントローラ１１で作成されるパッチ画像（第２のパッチ画像）に分離して作成されるパッチ画像のトナー消費量を予めオフセット値として記憶手段に記憶させている。このオフセット値を画像形成領域で消費されるトナー量に加算して、画像形成装置全体としてのトナー消費量を求めている。
【００３６】
この画像形成装置においては、現像位置で当該位置に位置決めされた現像器（図８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。
【００３７】
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。
【００３８】
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において転写ユニット７の中間転写ベルト（中間転写部材）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。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。
【００３９】
カラー画像をシートＳ（記録媒体）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。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。ロータリー現像ユニット４は、同量の記録媒体に対して各色の画像形成を行う手段として用いられている。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
図９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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
また、図８では記載を省略しているが、この画像形成装置では図９に示すような表示部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、いずれかの現像器内のトナー残量が所定値以下、例えば後述するニアエンド値まで低下したときには、当該現像器の交換が近づいたことを報知するメッセージを表示する。
【００４７】
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。
【００４８】
コントローラ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。
【００４９】
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、トナー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。すなわち、トナーカートリッジの交換時期と判定されるトナー残量の所定値が、同色に対して大容量または小容量のトナーカートリッジでそれぞれ異なる値に設定される。
【００５０】
図５は、トナーカートリッジ寿命管理の基本的構成を示す特性図である。図５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、最大値１３０００万に設定する。
【００５１】
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うことができる。
【００５２】
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規定値に到達したかの論理和の判定により行われる。
【００５３】
図５の例においては、このようなトナーカートリッジの寿命判定の際に、トナー残量に応じて大小３段階のレベルを設定する。すなわち、トナー残量が多い順序に（１）ニアエンド値のレベル、（２）エンド値のレベル、（３）エンドエンド値のレベルを設定する。初期値から、トナーの残量が減少して（１）ニアエンド値のレベルに達すると、「トナー残量が少なくなりました」、「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。
【００５４】
また、トナーの残量が（１）ニアエンド値のレベルからさらに低下して、（２）エンド値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。
【００５５】
更にトナーの残量が減少して、（３）エンドエンド値のレベルに達した場合には、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５の例では、トナーカートリッジの交換時期をトナー残量に応じて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。
【００５６】
図５において、破線Ｒはニアエンド値のレベル、一点鎖線Ｓはエンド値のレベル、実線Ｔはエンドエンド値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、ニアエンド値Ａ２、エンド値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には、最大値Ｂ３、エンド値Ｂ２、ニアエンド値Ｂ１の数値が設定されている。
【００５７】
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）により定められる。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５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５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傾向があることがわかる。
【００５８】
図５の例では、ニアエンド値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。
【００５９】
このように、図５の例では画占率１％の特性Ｕにおいては、ニアエンド値Ａ２とエンド値Ａ１間では６４００枚（Ｕａ）と８０００枚（Ｕｂ）で、２０％の差が存在している。また、エンド値Ａ１とエンドエンド値間では、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、ニアエンド値Ａ２とエンド値Ａ１間では４８００枚（Ｖａ）と６０００枚（Ｖｂ）で、２０％の差が存在している。また、エンド値Ａ１とエンドエンド値間では、６０００枚（Ｖｂ）と６８００枚（Ｖｃ）で８００枚の差が存在している。
【００６０】
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。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。
【００６１】
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、この中でトナーカウンタカウント値によるトナーカートリッジ寿命管理を行なっている。以下、本発明の構成について説明する。
【００６２】
図６は、トナーカウンタカウント値と、トナー残量との関係を示す特性図である。横軸には、トナーカウンタカウント値を設定し、縦軸にはトナー残量（ｇ）を設定している。この場合においても、前記大容量トナーカートリッジの場合と小容量トナーカートリッジの場合では特性が相違する。図３は、例えば大容量トナーカートリッジの特性を示すものであり、Ａ４サイズのシートに５％の画占率で画像形成する場合を対象としている。
【００６３】
図６の例では、トナーエンド量として標準値と、この標準値の±１２．５％の数値を設定している。特性Ｙが標準値、特性Ｘが標準値の＋１２．５％、特性Ｚが標準値のー１２．５％のトナー残量を示している。図６において、トナー量の初期値Ｃ４は例えば２２５ｇとする。また、トナー残量の標準エンド値Ｃ２は５４ｇ、特性Ｘのエンド値Ｃ３は７９ｇ、特性Ｚのエンド値Ｃ１は３０ｇとしている。
【００６４】
横軸には、図５と同様の初期値（最大値）Ａ３、ニアエンド値Ａ２、エンド値Ａ１が設定されている。標準特性Ｙのニアエンド値Ｙａは、この例では８３ｇである。本発明においては、トナー残量のニアエンド量を判定する際のトナーカウンタカウント値を各色毎に画像形成の実情に即して設定する。この際に、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では、同色に対してそれぞれ異なる値にトナー残量のニアエンド値を設定する。
【００６５】
図７は、本発明の実施形態を示す説明図である。図７は、横軸にトナーカウンタカウント値（トナーカウント値）を示し、縦軸にトナー残量表示（％）を示している。図７（ａ）は大容量トナーカートリッジに対応し、図７（ｂ）は小容量トナーカートリッジに対応している。図７（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。
【００６６】
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７（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。このように、本発明の実施形態においては、トナー消費に伴うトナー残量表示を絶対値（アナログの数字）ではなく、初期値（１００％）に対する割合（％）で表示している。
【００６７】
図７（ｂ）の例では、Ｅ４がトナーカウント値の初期値、Ｅ３はトナーカウント値のニアエンド値、Ｅ２はトナーカウント値のエンド値、Ｅ１はトナーカウント値のエンドエンド値である。図７（ｂ）の例においても、トナーカウント値のニアエンド値Ｅ３はトナー残量表示で２０％としている。すなわち、本発明の実施形態においては、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、いずれの場合でも同一の目盛りでトナー残量表示を行なうものである。
【００６８】
このため、トナー容量が異なるトナーカートリッジを用いた画像形成装置におけるトナー残量表示機構の構成が簡単となる。また、トナー容量が異なるトナーカートリッジ毎に、トナー残量を表示するために別々の演算をする必要がないので演算処理が簡単に行える。さらに、ユーザもトナー容量が異なるトナーカートリッジのトナー残量を読み取る際に誤読などの恐れがなくなり、利便性が向上する。
【００６９】
ところで、トナーカウンタは、このような印刷ドットの検出を行う場合に、印刷ドット列の配列パターンが変化する位置、例えば孤立ドットから連続ドットに変化する位置で、トナーカウンタの読み取り精度が低下して、ドット検出が欠落することがある。また、前記網点構造のスクリーンを用いた画像処理においては、傾斜線Ｌで連結される画素Ｍの間隔が狭く設定される場合がある。このような場合には、画素が重なり合う状態となり、トナーカウンタにより主走査方向に画素を走査してトナー消費量をカウントする際に、ドット検出が欠落することがある。このため、トナー消費量の累積のカウント値に誤差が生じる場合がある。
【００７０】
そこで、本発明においては、トナーカウンタの読み取り精度が低下する場合に、累積のトナー消費量のカウント値をパッチ画像制御時のデータで補正するものである。次に、パッチ画像制御について説明する。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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。濃度調整用のパッチ画像として、べた画像（Ｖｄｃ）の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。
【００７３】
画像形成装置には、図９に示すように外部コンピュータより送信される画像データを記憶する画像メモリを備えたメインコントローラが設けられている。また、メインコントローラからの信号により画像形成部（エンジン）を制御するエンジンコントローラが設けられている。前記べた画像のパッチは、エンジンコントローラのパッチ作成モジュールで作成される。すなわち、画像の濃度パターンはエンジンコントローラ側で決定している。
【００７４】
図２は、パッチ処理の例を示す特性図である。図２において、横軸には現像バイアスＶａｖｇを設定する。また、縦軸にはパッチ画像濃度の評価値を設定する。この評価値は、パッチ画像濃度を０から１までの数値に換算して、センサで検出されたパッチ画像濃度が所定のレベルＦ以上であれば、正常にパッチ画像が形成されたものと判定する。すなわち、現像バイアスを次第に大きくしていくと、通常は特性Ｐのようにセンサで検出されるパッチ画像濃度の評価値も上昇する。そして、ある現像バイアス以上になると、前記所定レベルＦを超えることになる。
【００７５】
これに対して、トナー残量が少ない場合には、特性Ｑのように現像バイアスを大きくしてもあるレベルからパッチ画像濃度の評価値が低下していく。また、特性Ｒのように現像バイアスを大きくしてもパッチ画像濃度の評価値の上昇が緩やかとなり、所定のレベルＦを超えない場合がある。
【００７６】
本発明においては、図２に示すようにトナー残量が少ない場合には、現像バイアスを大きくしてもパッチ画像濃度の評価値が正常の特性にはならないことに着目している。すなわち、特性Ｑのように、ある現像バイアスに対応するパッチ番号、この例ではパッチ番号６の評価値Ｑ６と閾値Ｇとの大小関係を判定する。パッチ番号６は、所定回形成されるパッチ画像の最後のパッチ画像である。評価値Ｑ６が閾値Ｇよりも少ない場合には、トナーカウンタの累積のカウント値が一定値以上であっても、実際にはトナー残量が少ないものとして、トナーカウンタの累積のカウント値を補正する。
【００７７】
このように、パッチ画像制御で取得したデータに基づいてトナー消費量の累積のカウント値を補正する際に、現像バイアスが大きな値に対応するパッチ画像でトナー消費量の累積のカウント値を補正している。一般に現像バイアスを大きくすると、パッチ画像濃度も濃くなるので、本来濃度が最も大きくなる値のデータを用いている。すなわち、パッチ画像制御で取得した精度の高いデータを用いることができる。
【００７８】
また、記録媒体に印字する際に必要となるパッチ画像制御で取得したデータを転用して、トナー消費量の累積のカウント値を補正している。すなわち、トナー消費量の累積のカウント値を補正するための専用のデータ収集を省略しているので、制御部の構成を簡略化できる。また、パッチ画像のデータは、トナー消費量の累積のカウント値を補正するために専用に取得するデータではないので、データを記憶するメモリ資源を節約することができる。
【００７９】
ここで、前記閾値Ｇは、トナー残量に応じて設定される数値であり、記録媒体に支障なく画像形成ができるレベルの数値が設定される。トナー残量が多い場合には閾値Ｇは大きくなり、トナー残量が少ない場合には閾値Ｇは小さくなる。また、補正される累積のカウント値は、後述するようにトナーカートリッジ交換のメッセージを通知する数値であるエンド値とする。
【００８０】
また、パッチ画像濃度の評価値が特性Ｒのようになる場合の対処として、所定回形成されるパッチ画像の最後のパッチ画像であるパッチ番号６の評価値Ｒ６と、パッチ番号１の評価値Ｒ１との差を取る。そして、両者の差Ｔ＝Ｒ６−Ｒ１の値が所定値よりも小さい場合にも、前記のように、トナーカウンタのカウント値が一定値以上であっても、実際にはトナー残量が少ないものとして、トナーカウンタの累積のカウント値を補償する。
【００８１】
このように、現像バイアスを増加させたときに所定回形成されるパッチ画像の最後のパッチ画像と最初のパッチ画像の濃度差に対応させている。したがって、現像バイアスが大きな値に対応するパッチ画像と、現像バイアスが小さな値に対応するパッチ画像の濃度差でトナー消費量の累積のカウント値を補正することになる。このため、両者のパッチ画像の濃度差が小さい場合にも対応することができる。
【００８２】
図１は、本発明の実施形態を示す説明図である。図１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７で説明したようにトナー残量を初期値に対する％（割合）で表示する。
【００８３】
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、トナーカウンタカウント値の初期値と、現在のトナー残量が記憶されている。
【００８４】
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い場合がある。このような場合でも、大容量カートリッジに対応したトナー残量は、前記小容量カートリッジと交換する前の値を引き継ぐことになる。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、トナー残量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。
【００８５】
なお、トナーカートリッジのメモリには、例えば大容量トナーカートリッジのトナーカウンタカウント値の初期値を１３００万とした場合に、１３００万をそのまま記憶させるものではない。メモリ資源の節約のため、例えば、１３００万を２１６で除算した結果を適宜丸めた数字１５０などをトナーカウンタカウント値の初期値として設定する。
【００８６】
後述するようにエンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１は、トナー消費量を演算して初期値から減算し現在のトナー残量情報を更新する。このような更新されたトナー残量の残量情報は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、常に最新のトナー残量が記憶される。
【００８７】
メインコントローラ１１には、図９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１０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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。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。
【００９１】
次に、本発明の実施形態におけるトナー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、トナーカウンタカウント値からトナー残量を求める。したがって、ＣＰＵ１０１は、トナー残量がエンドエンド値（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７で説明したように、例えば２０％の割合とする。
【００９２】
ニアエンド値とエンドエンド値の間には、エンド値が設定される。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からトナー残量の情報が送信される。この情報に基づいて表示部１２にトナー残量を表示する。この際に、表示部ではトナー残量を初期値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。
【００９３】
すなわち、エンジンコントローラ１０におけるトナー残量の情報（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、トナー残量の情報（ｕ）は、エンド値を０％に設定している。表示部においては、トナー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、このメッセージはトナー残量がエンドエンド値に到達しても変化しない。
【００９４】
ユーザとしては、トナー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トナー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、エンド値よりもトナー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、トナー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。
【００９５】
図１において前記のようにして、メモリ１０７に新しいトナー残量が記憶されると、ＣＰＵ１０１は更新されたトナー残量とニアエンド値と比較し、トナー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。
【００９６】
ここで、図２で説明したように、センサで検出されるパッチ画像濃度の評価値により、トナーカウンタのカウントを補正する例について説明する。この実施形態においては、トナーカウンタの累積のカウント値（数値）が、初期値とエンド値間の半量のＨ以上であるかどうかを先に判定する。トナーカウンタのカウント値（数値）が半量のＨ以上であれば、トナーカウンタの累積のカウント値は補正しない。
【００９７】
図１の例では、例えば累積のカウント値がＩａであれば、トナー残量は十分である。したがって、トナーカウンタの読み取り精度が低下しているとしても、ユーザは直ちにトナーカートリッジの交換を考慮する必要はないので、トナーカウンタのカウント値は補正しない。このように、初期値から半量になるまでの間のトナー残量が多い場合には問題がないという現実に対応した処理を行っている。このため、トナー消費量の累積のカウント値を補正する制御部の構成を簡略化できる。
【００９８】
これに対して、トナーカウンタのカウント値が前記半量のＨ以下であれば、例えば図１の例でＩｂであれば、Ｉｂがニアエンド値以上であっても実際のトナー残量はニアエンド値よりも少なくなっている可能性がある。このような場合には、トナー残量が少なくなったことを警告する前記メッセージが表示部には表示されない。したがって、ユーザがそのまま記録媒体に印字を続行すると、画像のかすれなどが生じて印字品質が劣化する。
【００９９】
そこで、トナーカウンタの累積のカウント値が半量のＨ以下であれば、Ｉｂがどのような数値であっても、トナーカウンタの累積のカウント値を強制的にエンド値に設定する。このため、表示部には、「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表示されてユーザにトナーカートリッジの交換を促す。また、記録媒体への印字は１枚づつユーザの指示によりなされるので、ユーザは印字品質を１枚づつ確認しながら印字処理を行なえ、印字品質の劣化を防止することができる。
【０１００】
このように、補正されるトナー消費量の累積のカウント値は、前記したように、トナーカートリッジ交換のメッセージが通知されるエンド値の数値に対応させている。このため、ユーザが記録媒体に印字処理を行う際に、ジョブの途中で画像のかすれが生じるなどの印字品質の劣化を発生する事態に、予め備えることが可能となる。
【０１０１】
図３、図４は、本発明による処理手順の例を示すフローチャートである。次にこのフローチャートについて説明する。図３において、トナーカウンタ処理のプログラムを開始する（ステップＳ１）。次にカウンタ情報を読取り（ステップＳ２）、カウンタ数値が所定値（第１の所定値）以下かどうか、例えば初期値とエンド値間の半量以下かどうかを判定する（ステップＳ３）。この判定結果がＮｏであれば処理プログラムを終了する（ステップＳ７）。
【０１０２】
カウンタ数値が所定値以下の場合には、（ステップＳ３）の判定結果がＹｅｓとなり、次にトナー像形成を続行してパッチ画像濃度センサの検出結果の読取りを行う（ステップＳ４）。続いて、前記センサ検出結果が所定値（第２の所定値、トナー残量に対応して設定される閾値）以下かどうかを判定する（ステップＳ５）。この判定結果がＮｏであれば処理プログラムを終了する（ステップＳ７）。
【０１０３】
また、（ステップＳ５）の判定結果がＹｅｓであれば、累積のカウンタ数値を変更する（ステップＳ６）。すなわち、図２のパッチ画像濃度の評価値が特性Ｑ、または特性Ｒの場合で、かつトナーカウンタの累積のカウント値が図１のＩｂである場合には、累積のカウンタ数値を例えばエンド値に強制的に設定する。
【０１０４】
次に、図４のフローチャートについて説明する。トナーカウンタ処理のプログラムを開始する（ステップＳ１１）。次に、トナー像形成を続行してパッチ画像濃度センサの検出結果の読取りを行う（ステップＳ１２）。続いて、前記センサ検出結果が所定値（閾値）以下かどうかを判定する（ステップＳ１３）。この判定結果がＮｏであれば処理プログラムを終了する（ステップＳ１７）。
【０１０５】
また、（ステップＳ１３）の判定結果がＹｅｓであれば、カウンタ情報を読取り（ステップＳ１４）、カウンタ数値が所定値以下かどうか、例えば初期値とエンド値間の半量以下かどうかを判定する（ステップＳ１５）。この判定結果がＮｏであれば処理プログラムを終了する（ステップＳ１７）。累積のカウンタ数値が所定値以下の場合には、（ステップＳ１５）の判定結果がＹｅｓとなり、次に累積のカウンタ数値を変更する（ステップＳ１６）。
【０１０６】
図３の例では、先にトナーカウンタの情報を取得し、その結果に基づいてパッチ制御情報によりカウント値を補正するかどうかを判定している。これに対して、図４の例では、先にパッチ制御情報を取得し、その結果に基づいてナーカウンタの情報によりカウント値を補正するかどうかを判定している。
【０１０７】
すなわち、図３の例では、トナーカウンタのカウント値が所定値以上、例えば初期値とエンド値間の半量以上の場合には、以後の処理を省略してパッチ制御情報によるカウント値の補正は行なわない。このように、図３の例では、トナー消費量の累積のカウント値が第１の所定値以下でない場合には、パッチ画像制御のデータを用いることなく自動的にトナー消費量の累積のカウント値の補正は行なわないことにしている。このため、処理を迅速に実行することができる。
【０１０８】
図４の例では、パッチ画像濃度センサの検出結果が所定値（閾値）以上の場合には、以後のカウント値読取りに伴う処理を省略してカウント値の補正は行なわない。このように、パッチ画像制御のデータが第２の所定値以下でない場合には、トナー消費量の累積のカウント値が第１の所定値以下かどうかを判定することなく、自動的にトナー消費量の累積のカウント値の補正は行なわないことにしているので、処理を迅速に実行することができる。図３、図４のいずれの処理も、プログラムの変更により簡単に対応することができる。
【０１０９】
図３のステップＳ３、図４のステップＳ１５の処理は、本発明のトナー消費量の累積のカウント値が第１の所定値以下か否かを判定する第１の判定手段に相当する。また、図３のステップＳ５、図４のステップＳ１３の処理は、本発明のパッチ濃度センサの検出結果が第２の所定値以下か否かを判定する第２の判定手段に相当する。なお、図３のステップＳ６、図４のステップＳ１６の累積のカウント値の変更処理は、エンジンコントローラのＣＰＵ１０１により行なわれるが、この処理は、本発明のトナー消費量の累積のカウント値を補正する制御手段に想到する。
【０１１０】
次に、トナーカウンタの構成と動作について説明する。  図１０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９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画像形成領域の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。
【０１１１】
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１０である。ここでは、図１０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１０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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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、孤立ドットは、ある閾値以上の画素の両隣の画素が閾値未満のものである。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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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から与えられる各色毎のオフセット値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。ここで、オフセット値Ｎｏは、前記パッチ画像形成に伴うオフセット値とは異なるものである。
【０１１７】
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。なお、図示を省略しているが、パッチ画像形成に伴うオフセット値をメモリ１０７から読み出し、演算回路２０６に入力する。なお、演算回路２０６には、メインコントローラから階調パッチに相当するトナー消費量のオフセット値が入力される。
【０１１８】
更に、前記和と係数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（第１のトナー消費量）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。このように、演算回路２０６は、本発明に係る累積のトナー消費量のカウント値を演算する演算手段として機能する。
【０１１９】
また、ＣＰＵ１０１は、べたパッチなどのパッチ画像形成に伴うオフセット値をメモリ１０７から読み出す。さらに、メインコントローラから送信される階調パッチのトナー消費量に対応するオフセット値と、メモリ１０７から読み出したオフセット値とを加算してＣＰＵ１０１は、パッチ画像形成時のトナー消費量を演算する。このようにして取得した第２のトナー消費量を前記（１）式の第１のトナー消費量に加算し、全体としてのトナー消費量（第３のトナー消費量）を求める。
【０１２０】
本発明においては、このようにして得られたパッチ画像のオフセット値を加算して、全体としてのトナー消費量を演算する。このため、各色のトナー消費量を正確に求めることができる。また、このようにして求められたトナー消費量を用いることにより、各色毎の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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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消費量の演算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、精度良くトナー消費量の演算を行うことができる。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。本発明はこのようなプリンタにのみ限定されず、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】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態を示す特性図である。
【図３】本発明の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】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６】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７】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８】画像形成装置の一例を示す縦断側面図である。
【図９】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１０】図９を部分的に拡大して示すブロック図である。
【図１１】網点スクリーンの説明図である。
【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
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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