JP2004191720A - Image forming apparatus and toner consumption calculating method - Google Patents
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Abstract
Description
【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トナーの消費量を求めている。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−174929号公報(第4頁)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の特許文献1の図2および図4には、レーザ駆動部に信号を入力するルートとして、印刷ドットをパルス変調回路で変調したパルス信号を入力するルートしか記載されていない。しかし、像形成手段としてのレーザ駆動部に信号を入力するルートが複数存在するような構成の画像形成装置も考えられる。例えば、上記ルート(以下「一のルート」という)に加えて、印刷ドットに無関係な信号を入力する別のルートを備え、印刷ドットと異なる画像形成が可能な構成の画像形成装置が考えられる。
【0005】
このような画像形成装置において、上記一のルートを介して信号が入力されて印刷ドットに基づく画像形成動作を行う場合には、上記従来の特許文献1に従って、その画像形成により消費されるトナー量を求めることができる。しかしながら、上記別のルートを介して信号が入力されて印刷ドットに基づかない画像形成動作を行う場合には、上記従来の特許文献1では、その画像形成により消費されるトナー量を求めることができない。その結果、装置全体のトナー消費量を精度よく求めることができないこととなる。
【0006】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、像形成手段に信号を入力するルートが複数存在するような構成の画像形成装置であっても、それぞれのルートを介して入力された信号に基づく画像形成により消費されるトナー量を精度よく検出することができ、これによってトナー消費量を精度よく求めることができる画像形成装置およびトナー消費量の算出方法を提供することを目的とする。
【0007】
【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、入力される画像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と、前記像形成手段によるトナー像形成によって消費されるトナー量を検出する検出手段とを備え、前記検出手段により検出されたトナー量を積算した積算値に基づきトナー消費量を求める画像形成装置において、前記画像信号を前記像形成手段に入力するルートとして、第1ルートと、前記第1ルートと異なる第2ルートとが設けられており、前記検出手段は、前記第1ルートを介して前記像形成手段に入力される画像信号に基づく第1トナー量検出処理と、前記第2ルートを介して前記像形成手段に入力される画像信号に基づく第2トナー量検出処理とを相違させていることを特徴としている。
【0008】
このように構成された発明では、第1ルートを介して像形成手段に入力される画像信号に基づく第1トナー量検出処理と、第2ルートを介して像形成手段に入力される画像信号に基づく第2トナー量検出処理とを相違させて、像形成手段によるトナー像形成によって消費されるトナー量を検出しているので、各ルートに応じた適正な検出処理により、トナー量を精度よく検出することができ、これによってトナー消費量を精度よく求めることができる。
【0009】
また、画像データを受信し、該画像データに対応する画像信号を生成し、該画像信号を前記第1ルートを介して前記像形成手段に送出する第1制御手段と、予め設定された画像パターンに対応する画像信号を前記第2ルートを介して前記像形成手段に送出する第2制御手段とをさらに備え、前記像形成手段は、前記第1制御手段から前記第1ルートを介して入力された画像信号に基づき前記画像データに対応するトナー像を形成し、前記第2制御手段から前記第2ルートを介して入力された画像信号に基づき前記画像パターンに対応するトナー像を形成するものであり、前記検出手段は、前記第1トナー量検出処理として前記画像データに基づき前記トナー量を検出し、前記第2トナー量検出処理として前記画像パターンに基づき前記トナー量を検出するようにしてもよい。
【0010】
このように構成された発明では、第1制御手段から第1ルートを介して入力された画像信号に基づき画像データに対応するトナー像が形成され、第1トナー量検出処理として画像データに基づきトナー量が検出される一方、第2制御手段から第2ルートを介して入力された画像信号に基づき画像パターンに対応するトナー像が形成され、第2トナー量検出処理として画像パターンに基づきトナー量が検出される。このように、それぞれ、形成するトナー像に対応してトナー量検出処理が行われるので、各トナー量を精度良く検出することができる。
【0011】
また、前記画像パターンに対応するトナー像が形成されたときに消費されるトナー量をオフセット値として記憶する記憶手段をさらに備え、前記検出手段は、前記第2制御手段から前記第2ルートを介して画像信号が前記像形成手段に入力されたときは、前記オフセット値を前記トナー量とするようにしてもよい。すなわち、画像パターンは予め設定されていることから、その画像パターンに対応するトナー像の形成により消費されるトナー量を予め実験的に求めておくことができる。そこで、そのトナー量をオフセット値として記憶手段に格納しておけば、トナー量を簡単に、かつ精度よく検出することができる。
【0012】
なお、このオフセット値は単一の値に限定されない。すなわち、前記第2制御手段が、予め設定された複数の画像パターンに対応する画像信号を前記像形成手段にそれぞれ送出可能に構成されている場合には、各画像パターンに対応するトナー像形成動作で消費されるトナー量は互いに異なる。そこで、前記複数の画像パターンに対応するトナー像が形成されたときに消費されるトナー量をそれぞれオフセット値として前記記憶手段に記憶しておき、前記検出手段は、前記第2制御手段から前記第2ルートを介して画像信号が前記像形成手段に入力されたときは、該画像信号に対応する画像パターンのオフセット値を前記記憶手段から抽出し、該オフセット値を前記トナー量とすればよい。これによって、各画像パターンのトナー像形成動作で消費されるトナー量を簡単に、かつ精度よく検出することができる。
【0013】
また、前記像形成手段は、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体にトナーを付着させて前記静電潜像を顕像化する現像手段とからなるもので、前記第2制御手段は、前記露光手段の露光量を制御する変調信号として、前記画像パターンに対応する変調信号を予め記憶しており、前記変調信号を前記画像信号として前記第2ルートを介して前記露光手段に送出するとしてもよい。
【0014】
このように構成された発明では、第2制御手段は、露光手段の露光量を制御する変調信号として、画像パターンに対応する変調信号を予め記憶しており、この変調信号を画像信号として露光手段に送出しているので、例えば印刷ドットデータの生成などの処理を行うことなく、簡易な構成で、画像パターンに対応する静電潜像を形成することができる。また、印刷ドットデータを生成することなくトナー像形成を行っているので、印刷ドットの数に基づいてトナー量を検出することはできないが、画像パターンに基づきトナー量を検出することで、該トナー量が精度良く検出可能になっている。
【0015】
また、画像データに対応するトナー像形成によって消費されるトナー量を検出するためには、例えば、前記第1制御手段と電気的に接続されたカウント手段をさらに備え、前記像形成手段は、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体にトナーを付着させて前記静電潜像を顕像化する現像手段とからなるもので、前記第1制御手段は、前記画像データに基づき印刷ドットデータを生成し、該印刷ドットデータを前記カウント手段に送出するとともに、前記露光手段の露光量を制御する変調信号を前記印刷ドットデータに基づき生成し、該変調信号を前記画像信号として前記第1ルートを介して前記露光手段に送出するもので、前記カウント手段は、前記画像データに対応する前記トナー像を構成する印刷ドットの数を前記印刷ドットデータに基づきカウントするもので、前記検出手段は、前記第1制御手段から前記第1ルートを介して画像信号が前記像形成手段に入力されたときは、前記カウント手段によりカウントされた前記印刷ドットの数に基づき前記トナー量を検出するようにしてもよい。こうすることで、トナー量を計算のみにより検出することが可能となるので、トナー量を測定するためのセンサ等は不要であり、装置構成および制御を簡単にすることができる。
【0016】
また、上記のようにすることでトナー消費量を精度よく求めることができるので、装置内のトナーの減り具合についても的確に把握することができる。そこで、こうして求められた前記トナー消費量が所定値を超えたときにトナーエンドと判定する判定機能を有するようにしてもよい。この所定値は、装置に当初収容されたトナー量と、当該装置において所定の画像品質で画像を形成するために装置内に最低限必要なトナー量とに基づいて定めることができる。
【0017】
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、入力される画像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、前記画像信号が前記像形成手段に入力されるルートとして、第1ルートと、前記第1ルートと異なる第2ルートとが設けられた画像形成装置において、前記第1ルートを介して前記像形成手段に入力される画像信号に基づき、前記像形成手段によるトナー像形成によって消費されるトナー量を検出する第1検出工程と、前記第2ルートを介して前記像形成手段に入力される画像信号に基づき、前記像形成手段によるトナー像形成によって消費されるトナー量を検出する第2検出工程と、前記第1検出工程および第2検出工程において検出されたトナー量を積算した積算値に基づきトナー消費量を求める工程とを備え、前記第1検出工程と第2検出工程とでは、異なる工程により前記トナー量を検出することを特徴としている。
【0018】
このように構成された発明では、第1ルートを介して像形成手段に入力される画像信号に基づき、トナー像形成によって消費されるトナー量が検出され、第2ルートを介して像形成手段に入力される画像信号に基づき、トナー像形成によって消費されるトナー量が検出されるが、その検出工程は互いに異なっており、それぞれのトナー消費の態様に応じた工程により個別に精度よく検出することができる。これによって、各トナー量を積算した積算値に基づき、消費された全トナー量を精度よく求めることができる。
【0019】
【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である。また、図2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、装置各部に制御指令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、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の各部を制御してシートSに画像信号に対応する画像を形成する。
【0020】
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。
【0021】
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2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。
【0022】
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の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、上記と同様に露光パワー制御部123により露光ユニット6の各部が制御されて、上記画像パターン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。
【0023】
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。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、露光ユニット6が本発明の「露光手段」に相当し、ロータリー現像ユニット4が本発明の「現像手段」に相当し、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」に相当する。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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、後述する画像形成条件調整動作を実行するときには、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。
【0027】
また、図2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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
また、図2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。
【0031】
図3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4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。
【0032】
図3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。
【0033】
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4では、印刷ドット1,2,3,6,13が該当し、C1=5となる。
【0034】
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4では、印刷ドット1〜3が該当し、C2=1となる。
【0035】
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4では、印刷ドット6,13が孤立ドットに該当し、C3=2となる。
【0036】
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枚形成ごとに、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。
【0037】
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、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。
【0038】
図5は通常の画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枚分の画像を形成する毎にエンジンコントローラ12のCPU124が図5に示すトナーカウント動作(1)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。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。
【0039】
図5のトナーカウント動作(1)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上に付着した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。
【0040】
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)。
【0041】
さらに、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。
【0042】
このような現象によってトナーが失われることに鑑み、この実施形態では、当該現像器の駆動時間に対応した駆動オフセット値Todを設定している。この駆動オフセット値Tod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(ステップS5)。ここで、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。また、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、駆動オフセット値Todを用紙サイズ毎に予め定めておき、メモリ127に格納しておいてもよい。この場合には、ステップS5において、形成画像サイズに対応する駆動オフセット値Todをメモリ127から抽出すればよい。
【0043】
こうして求めた駆動オフセット値Tod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枚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)。
【0044】
以上のように、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と駆動オフセット値Todとの和(Ts+Tod)が、1枚分の画像形成を行ったときに消費されるトナー量になる。そして、1枚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。
【0045】
なお、この実施形態では、各現像器の当初のトナー収容量から画像1枚毎のトナー消費量を減算してゆくことで各時点における現像器内のトナー残量を求めているが、これは画像1枚毎のトナー消費量を積算することで消費された全トナー量を求めることと原理的に等価であることはいうまでもない。このように、この実施形態では、CPU111、インターフェース112および変調信号発生部210が本発明の「第1制御手段」に相当し、CPU124が本発明の「検出手段」に相当し、トナーカウント動作(1)が本発明の「第1トナー量検出処理」に相当する。また、変調信号発生部210から露光パワー制御部123を介して露光ユニット6に至るルートが本発明の「第1ルート」に相当する。
【0046】
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(1)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。
【0047】
図5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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
ところで、この画像形成装置では、上記した外部からの画像データに対応する画像を形成する通常の画像形成動作以外に、所定の画像パターンの画像形成を行う動作として、いくつかの動作が実行可能となっている。そして、各動作を実行したときに消費されるトナー量が予め求められ、後述するように、テストパターンオフセット値Totn(本実施形態では、nは1,2,3,4)として、メモリ127に格納されている。以下、これらの動作について、順に説明する。
【0051】
(画像形成条件調整動作)
図6は画像形成条件調整動作を示すフローチャートである。画像形成条件調整動作は、装置の電源投入直後や画像形成枚数が所定枚数に達したときなど所定のタイミングで、画像形成条件を調整して画像濃度を目標濃度に制御するためのものである。この画像形成条件調整動作では、画像濃度に影響を与える濃度制御因子としての現像バイアスを多段階に変更設定しながら所定パターンのパッチ画像を形成する(ステップS11)。次に、中間転写ベルト71上に転写された各パッチ画像がパッチセンサPSとの対向位置に搬送されてくるタイミングで、それぞれの画像濃度をパッチセンサPSにより検出し(ステップS12)、画像濃度と現像バイアスとの相関関係を求める。そして、こうして求めた相関関係に基づいて、画像濃度が目標濃度と一致するような現像バイアスの値を算出し、その値を現像バイアスの最適値とする(ステップS13)。
【0052】
こうして現像バイアスの最適値が求まると、以後は現像バイアスをこの最適値に設定しながら画像形成を実行することにより、目標の画像濃度での画像形成を行うことができる。なお、このような濃度制御技術については従来より多くの技術が提案されており、この実施形態の画像形成条件調整動作においてもこれらの公知技術をはじめとする任意の技術を適用することができるので、ここでは詳しい説明を省略する。
【0053】
この画像形成条件調整動作においては、上記したように、複数のパッチ画像を形成している。各パッチ画像は、パッチセンサPSにより濃度検出ができる程度のサイズ(例えば数cm角)があればよく、またそのパターンも例えばベタ画像やドットが規則的に配列された画像など、比較的単純なものである。したがって、このようなパッチ画像についてはメインコントローラ11から画像信号を供給するまでもなく、エンジンコントローラ12内で独自にパターンを作成することができる。この実施形態では、エンジンコントローラ12に設けたパターン作成モジュール125(図2)が、パッチ画像としてのパターンを作成する機能を果たしている。すなわち、画像形成条件調整動作においては、CPU124が、パッチ画像に対応する画像信号を出力するべくパターン作成モジュール125に対し制御指令を出力する。これにより、パターン作成モジュール125の出力が露光パワー制御部123に入力され、感光体2上にはパッチ画像パターンに対応する静電潜像が形成されることとなる。
【0054】
また、この画像形成条件調整動作は、所望の画像濃度を得るべくエンジンEGの動作条件の調整を行うものであり、メインコントローラ11の動作とは独立して行うことができる。したがって、このように、パッチ画像パターンをエンジンコントローラ12内で発生させるようにすることで、メインコントローラ11をその動作に関与させる必要がなくなり、その間に次に形成すべき画像の処理を実行するなど、メインコントローラ11側の処理効率を向上させることができる。
【0055】
この画像形成条件調整動作を実行することによっても現像器内のトナーは消費される。このときのトナー消費量はメインコントローラ11からの画像信号によって求めることができない。そこで、この実施形態では、図6に示すように、現像バイアスの最適化を行った後に、画像形成条件調整動作において消費されたトナー量を求めるため、先に述べたトナーカウント動作(1)とは異なるトナーカウント動作(2)を実行するようにしている(ステップS14)。
【0056】
画像形成条件調整動作では、形成するパッチ画像のパターンが既知であることから、パッチ画像として感光体2上に付着するトナーの量を予め見積もることが可能である。そこで、このトナー量を例えば実験により予め求めてテストパターンオフセット値Tot1として、メモリ127に格納している。そして、トナーカウント動作(2)では、パッチ画像の形成を行う毎にオフセット値Tot1を直前のトナー残量から差し引くことで、現像器内のトナー残量を求めている。これが、画像信号から印刷ドットの数を求めるトナーカウント動作(1)とは大きく相違している点である。なお、トナーカウント動作(2)の具体的手順については、図7を参照して後述する。
【0057】
(テストパターン形成動作)
また、この装置では、ユーザが目視により画像品質を確認するためのテストパターンとしてのトナー像をシートS上に形成する動作を実行する。このテストパターンもパターン作成モジュール125から出力されるものである。そのため、この動作を実行するときのトナー消費量についても、当該テストパターンに対応するテストパターンオフセット値Tot2として予め求められ、メモリ127に格納されており、後述する図7に示すトナーカウント動作(2)を実行することにより、その動作終了時のトナー残量Trが求められる。
【0058】
(リフレッシュ動作)
また、この装置では、リフレッシュ動作を実行する。現像器4K、4C、4M、4Yでは、内蔵するトナー収容部から現像ローラ40K、40C、40M、40Yにトナーを供給し、現像ローラ40K、40C、40M、40Y上に形成されるトナーの層の厚さを規制ブレードにより一定にするように構成されている。なお、図1では、便宜上、現像器4Mの規制ブレード43Mのみ符号を付している。そして、画占率(トナー像を構成する総画素数に対する印刷ドット数の比率)の低い画像形成が続くと、現像器4K、4C、4M、4Y内で同一箇所に滞留するトナーが増えることにより、現像ローラや規制ブレードの表面にトナーの外添剤やトナー自体が固着する現象であるフィルミングが発生する虞が増大する。
【0059】
そこで、この装置では、所定のタイミング(例えば画像形成条件調整動作の実行に先だって)で、予め設定されたパターンの画像を感光体2に形成することにより現像器4K、4C、4M、4Yの疲労状態を回復させるリフレッシュ動作を行う。このリフレッシュ動作によるトナーの強制消費により、現像器4K、4C、4M、4Y内でのトナーの滞留を解消することができ、これによって、フィルミングの発生による画質劣化を未然に防止することができる。
【0060】
このリフレッシュ動作で形成する画像パターンは、感光体2上の主走査方向(感光体2の回転軸方向)に形成可能な最大画像範囲に等しく、画占率は比較的大きい値であって、しかも印刷ドットは上記主走査方向に亘ってほぼ均等に分布しているのが好ましい。
【0061】
このリフレッシュ動作のために感光体2に形成する画像パターンもパターン作成モジュール125から出力される。そのため、この動作を実行するときのトナー消費量についても、当該画像パターンに対応するテストパターンオフセット値Tot3として予め求められ、メモリ127に格納されており、後述する図7に示すトナーカウント動作(2)を実行することにより、その動作終了時のトナー残量Trが求められる。
【0062】
(特殊画像形成動作)
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、上記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。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、予め設定されている。そのため、特殊画像形成により消費されるトナー量についても、特殊画像に対応するテストパターンオフセット値Tot4として予め求められ、メモリ127に格納されている。
【0063】
そして、この特殊画像形成動作のために感光体2に形成する特殊画像もパターン作成モジュール125から出力される。一方、外部から受信した画像データに対応する変調信号は変調信号発生部210から出力されており、両者は露光パワー制御部123で重ね合わされて、露光ユニット6に送られる。従って、この動作を実行するときのトナー消費量については、上記図5のトナーカウント動作(1)を実行した後に、以下に説明する図7に示すトナーカウント動作(2)を実行することにより、その動作終了時のトナー残量Trが求められる。
【0064】
図7はトナーカウント動作(2)を示すフローチャートである。すなわち、このトナーカウント動作(2)では、まず、動作に対応するテストパターンオフセット値Totnをメモリ127から抽出する(ステップS141)。すなわち、画像形成条件調整動作であれば、テストパターンオフセット値Tot1が抽出され、テストパターン形成動作であれば、テストパターンオフセット値Tot2が抽出され、リフレッシュ動作であれば、テストパターンオフセット値Tot3が抽出され、特殊画像形成動作であれば、テストパターンオフセット値Tot4が抽出される。このように、このトナーカウント動作(2)では、トナー像として感光体2上に付着するトナー量は、計算によらず単に画像パターンに応じたオフセット値として与えられる。
【0065】
こうして、トナー像として感光体2上に付着したトナー量がわかれば、以後の動作は図5に示すトナーカウント動作(1)と同じである。すなわち、現在までのトナー残量Trをメモリ127から読み出し、その値から上記オフセット値Totnおよび駆動オフセット値Todnを差し引くことで、その動作実行後のトナー残量Trが求められる(ステップS142〜S146)。そして、その値Trが最少トナー量Tminを下回っていれば、トナーエンドと判定される(ステップS147,S148)。以上のようにして、画像形成条件調整動作、テストパターン形成動作、リフレッシュ動作、特殊画像形成動作を実行した後のトナー残量Trが求められる。
【0066】
なお、上記画像形成条件調整動作、テストパターン形成動作、リフレッシュ動作、特殊画像形成動作では、形成する画像パターンが決まっているので、駆動オフセット値Todnも一定と考えられる。そこで、テストパターンオフセット値Totnおよび駆動オフセット値Todnの和(Totn+Todn)に対応するオフセット値Tonを各形成パターンに対応してメモリ127に格納しておき、トナーカウント動作(2)では、形成したパターンに対応するオフセット値Tonをメモリ127から抽出してトナー残量の計算に用いるようにしてもよい。
【0067】
このように、この実施形態では、テストパターンオフセット値Totnおよび駆動オフセット値Todnの和(Totn+Todn)が、画像形成条件調整動作、テストパターン形成動作、リフレッシュ動作、特殊画像形成動作で消費されるトナー量であり、CPU124、パターン作成モジュール125およびメモリ127が本発明の「第2制御手段」に相当し、CPU124が本発明の「検出手段」に相当し、トナーカウント動作(2)が本発明の「第2トナー量検出処理」に相当する。また、パターン作成モジュール125から露光パワー制御部123を介して露光ユニット6に至るルートが本発明の「第2ルート」に相当する。
【0068】
以上のように、この実施形態では、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く画像形成動作を実行したときには、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することにより、トナー消費量を求めている(トナーカウント動作(1);図5)。一方、パターン作成モジュール125から露光パワー制御部123を介して入力された画像信号に基づく画像形成動作を実行したときには、当該動作により消費されるトナー量として予め求められたオフセット値をそのときのトナー消費量としている(トナーカウント動作(2);図7)。このように、それぞれのトナー量検出処理を相違させているので、実行される動作に対応した適切な方法でトナーの消費量を求めることができ、各現像器におけるトナー消費量を精度よく求めることが可能である。しかも、各動作モードでのトナー消費量は計算のみによって求めることができるので、処理が簡単である。
【0069】
特に、所定の画像パターンを形成する動作として複数の動作にそれぞれ対応するオフセット値をメモリ127に格納しておき、実行される動作に対応するオフセット値をメモリ127から抽出するようにしているので、種々の動作についてのトナー消費量を簡単に、かつ精度よく求めることができる。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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、所定の画像パターン形成動作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から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。
【0073】
また、例えば、上記した実施形態では、通常の画像形成動作において1枚分の画像を形成する毎にトナー残量を求めているが、トナー残量を求めるタイミングはこれに限定されるものでなく任意である。例えば、複数枚の画像に対応する画像形成要求があったときには、それら全ての画像を形成した後や所定枚数の画像を形成する毎にトナー残量を求めるようにしてもよい。
【0074】
また、例えば、上記した実施形態では、トナー残量Trが最少トナー量Tminを下回ったときにトナーエンドと判定するように構成されているが、計算により求めたトナー消費量またはトナー残量に基づいて、他の制御を行うことが可能である。例えば、上記した画像形成条件調整動作を実行するタイミングをトナー残量に基づいて決定するようにしてもよい。すなわち、トナー残量が所定値に達したときに画像形成条件調整動作を実行するようにしてもよい。現像器内のトナー特性は次第に変化してゆき、これに伴って画像濃度も変動することがあるから、トナー残量の多少によって画像形成条件調整動作の実行タイミングを決定することは、画像濃度の安定を図る上で有効である。また、例えば、クリーニング部5のクリーニングブレード51により感光体2から除去されてクリーニング部5の廃トナータンク(図示省略)に回収されたトナーの量を、消費されたトナーの総量から推定し、その値に基づいて廃トナータンクの空き容量を見積もるようにしてもよい。
【0075】
また、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。
【0076】
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】図1の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。
【図3】ドットカウンタの構成を示すブロック図。
【図4】ドットカウント手順を説明する図。
【図5】トナーカウント動作(1)を示すフローチャート。
【図6】画像形成条件調整動作を示すフローチャート。
【図7】トナーカウント動作(2)を示すフローチャート。
【符号の説明】
2…感光体(像担持体)、4…現像ユニット(像形成手段、現像手段)、6…露光ユニット(像形成手段、露光手段)、11…メインコントローラ、12…エンジンコントローラ、111…CPU(第1制御手段)、112…インターフェース(第1制御手段)、124…CPU(検出手段)、125…パターン作成モジュール(第2制御手段)、127…メモリ(記憶手段、第2制御手段)、200…ドットカウンタ(カウント手段)、210…変調信号発生部(第1制御手段)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for determining toner consumption in an image forming apparatus that forms an image using toner.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In an image forming apparatus such as a printer, a copying machine, and a facsimile apparatus that forms an image using toner, it is necessary to grasp the amount of toner consumption or the amount of toner remaining for maintenance such as toner supply. In view of this, the present applicant has already disclosed a toner consumption detection method and apparatus capable of accurately calculating the toner consumption with a simple configuration (see Patent Document 1). In this detection method and apparatus, in view of the fact that the relationship between the value of a print dot and the amount of toner consumed is non-linear and changes depending on the state of a print dot adjacent to the print dot, the print dot row is divided into two isolated dots. The pattern is divided into three patterns of dots and intermediate value dots, the number of the formed patterns is counted for each of these patterns, and the toner consumption is calculated based on the counted value.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-174929 (page 4)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Meanwhile, FIGS. 2 and 4 of the above-mentioned
[0005]
In such an image forming apparatus, when a signal is input via the one route to perform an image forming operation based on a print dot, the amount of toner consumed by the image formation is determined according to the above-described conventional Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-150572. Can be requested. However, in a case where an image forming operation that is not based on print dots is performed by inputting a signal via the another route, the amount of toner consumed by the image formation cannot be obtained in the above-described
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and even in an image forming apparatus having a configuration in which a plurality of routes for inputting signals to an image forming unit exist, a signal input through each route may be used. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus and a method for calculating the amount of toner consumption, which can accurately detect the amount of toner consumed by image formation based on the image forming apparatus, and thereby can accurately determine the amount of toner consumption.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to the present invention consumes image forming means for forming a toner image on an image carrier based on an input image signal, and toner image formation by the image forming means. Detecting means for detecting the toner amount, wherein the image forming apparatus obtains the toner consumption based on the integrated value of the toner amount detected by the detecting means, wherein the image signal is input to the image forming means as a route. , A first route, and a second route different from the first route are provided, and the detecting unit is configured to detect a first toner amount based on an image signal input to the image forming unit via the first route. The detection process is different from the second toner amount detection process based on an image signal input to the image forming means via the second route.
[0008]
According to the invention configured as described above, the first toner amount detection process based on the image signal input to the image forming unit via the first route and the image signal input to the image forming unit via the second route are performed. Since the amount of toner consumed by the toner image formation by the image forming unit is detected by making a difference from the second toner amount detection process based on the second toner amount detection process, the toner amount can be accurately detected by an appropriate detection process corresponding to each route. Thus, the toner consumption can be accurately obtained.
[0009]
A first control unit for receiving image data, generating an image signal corresponding to the image data, and transmitting the image signal to the image forming unit via the first route; And a second control unit that sends an image signal corresponding to the image forming unit to the image forming unit via the second route, wherein the image forming unit is input from the first control unit via the first route. Forming a toner image corresponding to the image data based on the received image signal, and forming a toner image corresponding to the image pattern based on an image signal input from the second control means via the second route. The detecting means detects the toner amount based on the image data as the first toner amount detecting process, and detects the toner amount based on the image pattern as the second toner amount detecting process. It is also possible to detect.
[0010]
According to the invention configured as described above, a toner image corresponding to image data is formed based on an image signal input from the first control unit via the first route, and the first toner amount is detected based on the image data. While the amount is detected, a toner image corresponding to the image pattern is formed based on the image signal input from the second control means via the second route, and the toner amount is determined based on the image pattern as a second toner amount detection process. Is detected. As described above, since the toner amount detection processing is performed for each toner image to be formed, each toner amount can be accurately detected.
[0011]
The image forming apparatus further includes a storage unit configured to store, as an offset value, a toner amount consumed when a toner image corresponding to the image pattern is formed, wherein the detection unit transmits the toner amount from the second control unit via the second route. When an image signal is input to the image forming means, the offset value may be used as the toner amount. That is, since the image pattern is set in advance, the amount of toner consumed by forming the toner image corresponding to the image pattern can be experimentally obtained in advance. Therefore, if the toner amount is stored in the storage unit as an offset value, the toner amount can be easily and accurately detected.
[0012]
Note that this offset value is not limited to a single value. That is, when the second control means is configured to be capable of transmitting image signals corresponding to a plurality of preset image patterns to the image forming means, respectively, the toner image forming operation corresponding to each image pattern is performed. Are different from each other. Therefore, the amount of toner consumed when a toner image corresponding to the plurality of image patterns is formed is stored in the storage unit as an offset value, and the detection unit transmits the second control unit from the second control unit. When an image signal is input to the image forming unit via two routes, an offset value of an image pattern corresponding to the image signal may be extracted from the storage unit, and the offset value may be used as the toner amount. This makes it possible to easily and accurately detect the amount of toner consumed in the toner image forming operation of each image pattern.
[0013]
Further, the image forming means includes an exposing means for forming an electrostatic latent image on the image carrier, and a developing means for adhering toner to the image carrier to visualize the electrostatic latent image. Wherein the second control means stores in advance a modulation signal corresponding to the image pattern as a modulation signal for controlling an exposure amount of the exposure means, and uses the modulation signal as the image signal in the second route. May be sent to the exposure means via a.
[0014]
In the invention configured as above, the second control means stores in advance a modulation signal corresponding to an image pattern as a modulation signal for controlling the exposure amount of the exposure means, and uses the modulation signal as an image signal as the exposure means. Therefore, the electrostatic latent image corresponding to the image pattern can be formed with a simple configuration without performing processing such as generation of print dot data. Further, since the toner image is formed without generating the print dot data, the toner amount cannot be detected based on the number of print dots, but by detecting the toner amount based on the image pattern, the toner amount is determined. The amount can be detected with high accuracy.
[0015]
Further, in order to detect the amount of toner consumed by forming the toner image corresponding to the image data, for example, the image forming unit further includes a counting unit electrically connected to the first control unit. An exposure unit for forming an electrostatic latent image on an image carrier, and a developing unit for adhering toner to the image carrier to visualize the electrostatic latent image, wherein the first control unit is Generating print dot data based on the image data, transmitting the print dot data to the counting means, and generating a modulation signal for controlling an exposure amount of the exposure means based on the print dot data; As the image signal to the exposure unit via the first route. The counting unit counts the number of print dots forming the toner image corresponding to the image data in advance. When the image signal is inputted from the first control means to the image forming means via the first route, the detecting means counts based on the print dot data. The toner amount may be detected based on the number of printing dots. This makes it possible to detect the toner amount only by calculation, so that a sensor or the like for measuring the toner amount is unnecessary, and the apparatus configuration and control can be simplified.
[0016]
In addition, since the amount of toner consumption can be accurately determined by the above-described method, the degree of toner reduction in the apparatus can be accurately grasped. Therefore, a determination function may be provided for determining that the toner is exhausted when the toner consumption thus obtained exceeds a predetermined value. This predetermined value can be determined based on the amount of toner initially contained in the apparatus and the minimum amount of toner required in the apparatus to form an image with a predetermined image quality in the apparatus.
[0017]
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for calculating a toner consumption amount, comprising: an image forming unit configured to form a toner image on an image carrier based on an input image signal; In an image forming apparatus in which a first route and a second route different from the first route are provided as routes input to the forming unit, an image signal input to the image forming unit via the first route is provided. A first detection step of detecting an amount of toner consumed by toner image formation by the image forming means, and an image signal input to the image forming means via the second route. Detection step for detecting the amount of toner consumed by toner image formation by the first and second detection steps, and an integrated value obtained by integrating the toner amounts detected in the first and second detection steps. And a step of obtaining a toner consumption, in the first detection step and the second detection step, is characterized by detecting the amount of toner by a different process.
[0018]
According to the invention having such a configuration, the amount of toner consumed by toner image formation is detected based on the image signal input to the image forming unit via the first route, and the image forming unit is connected to the image forming unit via the second route. The amount of toner consumed by toner image formation is detected based on the input image signal, but the detection steps are different from each other. Can be. Thus, the total consumed toner amount can be accurately obtained based on the integrated value obtained by integrating the toner amounts.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG. This image forming apparatus forms a full-color image by superimposing four color toners of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K), or uses only black (K) toner. To form a monochrome image. In this image forming apparatus, when a print command and image data are given to the
[0020]
In this engine EG, the
[0021]
Then, the light beam L is emitted from the
[0022]
For example, when print dot data is generated by the CPU 111 based on image data provided from an external device such as a host computer via the interface 112, the print dot data is subjected to, for example, pulse width modulation (PWM) by the modulation
[0023]
The electrostatic latent image thus formed is visualized by the
[0024]
The toner image developed by the developing
[0025]
The
[0026]
Further, a patch sensor PS is disposed to face the surface of the
[0027]
Further, as shown in FIG. 2, the developing units 4K, 4C, 4M, and 4Y are provided with unit-side communication units 41K, 41C, 41M, and 41Y, respectively, and the unit-side communication units 41K, 41C, 41M, and 41Y are provided. Are electrically connected to the memories 42K, 42C, 42M, and 42Y, respectively. The memories 42K, 42C, 42M, and 42Y store various data relating to the production lots, use histories, characteristics of the built-in toner, the remaining amount of the toner, and the like of each of the developing devices 4K, 4C, 4M, and 4Y. Further, the apparatus main body is provided with a main body side communication unit 128 electrically connected to the
[0028]
When the developing
[0029]
In this embodiment, data is transmitted and received in a non-contact manner using electromagnetic means such as wireless communication. However, for example, connectors are provided on the apparatus main body and each of the developing devices 4K, 4C, 4M, and 4Y. When each of the developing devices 4K, 4C, 4M, and 4Y is selectively positioned to face the
[0030]
In FIG. 2, an image memory 113 provided in the
[0031]
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the dot counter. FIG. 4 is a diagram for explaining a counting procedure by the dot counter, and shows an example of a tone value of a printing dot. The
[0032]
As shown in FIG. 3, print dot data generated by the CPU 111 is input to the
[0033]
The operation of the
[0034]
In addition, the
[0035]
Further, a signal “1” is output to the
[0036]
In this way, each of the
[0037]
In the image forming apparatus configured as described above, when a print command is given from an external device such as a host computer, a normal image forming operation for forming an image corresponding to the print command is executed. Specifically, a print command, which is an image formation request from an external device, and image data corresponding to the content of an image to be formed are input to the
[0038]
FIG. 5 is a flowchart illustrating a toner counting operation when a normal image forming operation is performed. In this image forming apparatus, the
[0039]
In the toner counting operation (1) in FIG. 5, first, the count values C1, C2, and C3 of the print dots by the
Ts = Kx · (K1 · C1 + K2 · C2 + K3 · C3)
It is. Here, Kx, K1, K2, and K3 are weighting coefficients set in advance for each toner color. In this way, the printing dots are grouped and counted for each continuous dot number, and each number is multiplied by a weighting coefficient and integrated, whereby the amount of toner adhering to the
[0040]
Next, the remaining toner amount Tr of the developing device 4Y stored in the memory 127 of the
[0041]
Further, it is known that in this type of image forming apparatus, a small amount of toner is consumed even when an image forming operation in which a white image, that is, no print dot is formed, is executed. This is because a part of the incompletely charged toner or the oppositely charged toner moves from the developing device 4Y onto the
[0042]
In view of the fact that toner is lost due to such a phenomenon, in this embodiment, the drive offset value Tod corresponding to the drive time of the developing device is set. The drive offset value Tod is obtained by multiplying the drive time of the developing device 4Y by a value obtained by an experiment or the like in advance as a toner scattering amount per unit time in the developing device 4Y (step S5). Here, the driving time of the developing device 4Y may be a time during which a developing bias is applied to the developing device 4Y, or a developing
[0043]
By subtracting the drive offset value Tod thus obtained from the remaining toner amount Tr obtained in step S4 (step S6), a new remaining toner amount Tr after forming one image is obtained. This value Tr is updated and stored in the memory 127 (step S7).
[0044]
As described above, the sum (Ts + Tod) of the product sum Ts of each dot count value C1 and the like and the weighting coefficient K1 and the like and the drive offset value Tod (Ts + Tod) is the amount of toner consumed when one sheet of image is formed. become. Then, the amount of toner consumed every time one image is formed is calculated and subtracted from the amount of toner remaining immediately before the image formation, thereby obtaining the remaining amount of toner Tr in the developing device 4Y at the present time (at the end of image formation). Can be requested.
[0045]
In this embodiment, the remaining toner amount in the developing device at each time is obtained by subtracting the toner consumption amount for each image from the initial toner storage amount of each developing device. Needless to say, this is in principle equivalent to calculating the total amount of consumed toner by integrating the toner consumption for each image. As described above, in this embodiment, the CPU 111, the interface 112, and the modulation
[0046]
Here, in the developing device 4Y or the like which is configured to be detachable from the apparatus main body, before each developing device is detached from the apparatus main body, the toner remaining amount Tr in the developing device determined above is stored in the memory 42Y. It is preferable that the information is stored in the storage device. When the developing device is mounted on the apparatus main body, the remaining amount of toner in the developing device stored in the memory 42Y or the like is read and used as an initial value of the remaining toner amount Tr in the toner counting operation (1). This facilitates the life management of the developing device. Of course, in a new developing device, the loaded amount of toner at the time of shipment of the developing device may be stored.
[0047]
Returning to FIG. 5, in this embodiment, the toner end of the developing device 4Y is determined based on the remaining amount Tr of the toner after image formation. That is, the remaining toner amount Tr obtained as described above is compared with the minimum toner amount Tmin preset for the developing device 4Y (step S8), and the remaining toner amount Tr falls below the minimum toner amount Tmin. If so, it is determined that the toner has run out, and the fact is notified to the main controller 11 (step S9). On the other hand, if the remaining toner amount Tr is equal to or more than the minimum toner amount Tmin, the toner counting operation ends.
[0048]
The minimum toner amount Tmin is the minimum amount of toner required for the developing device 4Y in order to form a good image using the developing device 4Y. That is, if an image is formed while the toner amount in the developing device is less than the value Tmin, there is a high possibility that serious image quality deterioration such as insufficient image density or blurring of the image occurs. Therefore, as described above, when the toner remaining amount Tr falls below the minimum toner amount Tmin, it is determined that the toner is out, so that it is possible to accurately grasp the replacement time of the developing device 4Y.
[0049]
The operation of the
[0050]
By the way, in this image forming apparatus, in addition to the above-described normal image forming operation of forming an image corresponding to external image data, some operations can be performed as an operation of forming an image of a predetermined image pattern. Has become. Then, the amount of toner consumed when each operation is executed is obtained in advance, and is stored in the memory 127 as a test pattern offset value Totn (n is 1, 2, 3, 4 in this embodiment) as described later. Is stored. Hereinafter, these operations will be described in order.
[0051]
(Image formation condition adjustment operation)
FIG. 6 is a flowchart showing the image forming condition adjusting operation. The image forming condition adjusting operation is for adjusting the image forming conditions and controlling the image density to the target density at a predetermined timing such as immediately after the power of the apparatus is turned on or when the number of image forming sheets reaches the predetermined number. In this image forming condition adjusting operation, a patch image of a predetermined pattern is formed while changing and setting the developing bias as a density control factor affecting the image density in multiple stages (step S11). Next, at the timing when each patch image transferred on the
[0052]
When the optimum value of the developing bias is determined in this way, the image forming is executed while setting the developing bias to the optimum value, so that the image can be formed at the target image density. It should be noted that, as such a density control technique, many techniques have been proposed conventionally, and any technique including these known techniques can be applied to the image forming condition adjusting operation of this embodiment. Here, detailed description is omitted.
[0053]
In the image forming condition adjusting operation, a plurality of patch images are formed as described above. Each patch image only needs to have a size (for example, several cm square) that can be detected by the patch sensor PS, and its pattern is relatively simple, such as a solid image or an image in which dots are regularly arranged. Things. Therefore, for such a patch image, a pattern can be independently created in the
[0054]
The image forming condition adjusting operation is for adjusting the operating condition of the engine EG to obtain a desired image density, and can be performed independently of the operation of the
[0055]
Executing the image forming condition adjusting operation also consumes the toner in the developing device. The toner consumption at this time cannot be obtained from the image signal from the
[0056]
In the image forming condition adjusting operation, since the pattern of the patch image to be formed is known, it is possible to estimate in advance the amount of toner adhering to the
[0057]
(Test pattern formation operation)
In this apparatus, an operation of forming a toner image on the sheet S as a test pattern for the user to visually confirm the image quality is performed. This test pattern is also output from the
[0058]
(Refresh operation)
In this device, a refresh operation is performed. In the developing units 4K, 4C, 4M, and 4Y, the toner is supplied from the built-in toner container to the developing
[0059]
Therefore, in this apparatus, at a predetermined timing (for example, prior to execution of the image forming condition adjusting operation), an image having a preset pattern is formed on the
[0060]
The image pattern formed by this refresh operation is equal to the maximum image range that can be formed in the main scanning direction on the photoconductor 2 (the rotation axis direction of the photoconductor 2), the image occupation ratio is a relatively large value, and It is preferable that the print dots are distributed substantially uniformly in the main scanning direction.
[0061]
An image pattern formed on the
[0062]
(Special image forming operation)
In this apparatus, a special image forming operation is performed. In recent years, with the improvement of the performance of the color image forming apparatus, there has been a possibility that the color image forming apparatus may be illegally used. A special image that can specify the image forming apparatus is superimposed and printed. The special image is manufactured by using an output color component (for example, yellow) which is least noticeable to human eyes among output color components (magenta, cyan, yellow, and black in the present embodiment) of the image forming device. It represents a number or the like and is set in advance. Therefore, the amount of toner consumed by the special image formation is also obtained in advance as the test pattern offset value Tot4 corresponding to the special image and stored in the memory 127.
[0063]
Then, a special image to be formed on the
[0064]
FIG. 7 is a flowchart showing the toner counting operation (2). That is, in the toner counting operation (2), first, the test pattern offset value Totn corresponding to the operation is extracted from the memory 127 (step S141). That is, the test pattern offset value Tot1 is extracted for the image forming condition adjustment operation, the test pattern offset value Tot2 is extracted for the test pattern formation operation, and the test pattern offset value Tot3 is extracted for the refresh operation. In the case of a special image forming operation, the test pattern offset value Tot4 is extracted. As described above, in the toner counting operation (2), the amount of toner adhering to the
[0065]
If the amount of toner adhering to the
[0066]
In the image forming condition adjusting operation, the test pattern forming operation, the refresh operation, and the special image forming operation, since the image pattern to be formed is determined, the drive offset value Todn is also considered to be constant. Therefore, an offset value Ton corresponding to the sum (Totn + Todn) of the test pattern offset value Totn and the drive offset value Todn is stored in the memory 127 corresponding to each formation pattern, and the formed pattern is used in the toner counting operation (2). May be extracted from the memory 127 and used for calculating the remaining amount of toner.
[0067]
As described above, in this embodiment, the sum (Totn + Todn) of the test pattern offset value Totn and the drive offset value Todn is determined by the toner amount consumed in the image forming condition adjustment operation, the test pattern formation operation, the refresh operation, and the special image formation operation. The
[0068]
As described above, in this embodiment, when the image forming operation based on the image signal input from the CPU 111 via the modulation
[0069]
In particular, offset values corresponding to a plurality of operations are stored in the memory 127 as operations for forming a predetermined image pattern, and offset values corresponding to operations to be executed are extracted from the memory 127. It is possible to easily and accurately obtain the toner consumption amount for various operations.
[0070]
Then, the amount of toner consumption obtained for each operation is sequentially subtracted from the immediately preceding remaining amount of toner each time each operation is performed, thereby grasping the amount of toner remaining in each developing device at each time. Can be.
[0071]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes other than those described above can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the
[0072]
Further, for example, in the above-described embodiment, the
[0073]
Further, for example, in the above-described embodiment, the remaining amount of toner is obtained every time one image is formed in the normal image forming operation. However, the timing of obtaining the remaining amount of toner is not limited to this. Optional. For example, when there is an image formation request corresponding to a plurality of images, the remaining toner amount may be obtained after forming all the images or every time a predetermined number of images are formed.
[0074]
Further, for example, in the above-described embodiment, the toner end is determined when the remaining toner amount Tr is less than the minimum toner amount Tmin, but the toner consumption amount or the remaining toner amount obtained by calculation is determined. Thus, other controls can be performed. For example, the timing at which the above-described image forming condition adjustment operation is performed may be determined based on the remaining amount of toner. That is, the image forming condition adjusting operation may be executed when the remaining amount of toner reaches a predetermined value. Since the toner characteristics in the developing device gradually change, and the image density may fluctuate accordingly, determining the execution timing of the image forming condition adjustment operation based on the remaining amount of the toner depends on the image density. This is effective in achieving stability. Further, for example, the amount of toner removed from the
[0075]
In the above-described embodiment, the image forming apparatus is configured to be able to form a full-color image using four color toners of yellow, cyan, magenta, and black. The present invention is not limited to this, and is arbitrary. For example, the present invention can be applied to an apparatus that forms a monochrome image using only black toner.
[0076]
Further, in the above embodiment, the present invention is applied to a printer that receives image data from outside the apparatus and executes an image forming operation based on an image signal corresponding to the image data. An image signal is created inside the apparatus in response to the pressing of the copy button, and a copier that performs an image forming operation based on the image signal or receives image data given via a communication line to execute the image forming operation. It goes without saying that the present invention is also applicable to a facsimile machine to be executed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a dot counter.
FIG. 4 is a diagram illustrating a dot counting procedure.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a toner counting operation (1).
FIG. 6 is a flowchart illustrating an image forming condition adjustment operation.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a toner counting operation (2).
[Explanation of symbols]
2 photoreceptor (image carrier), 4 developing unit (image forming means, developing means), 6 exposure unit (image forming means, exposing means), 11 main controller, 12 engine controller, 111 CPU ( Interface (first control means), 124 CPU (detection means), 125 pattern creation module (second control means), 127 memory (storage means, second control means), 200 ... Dot counter (counting means), 210... Modulation signal generator (first control means)
Claims (8)
前記像形成手段によるトナー像形成によって消費されるトナー量を検出する検出手段とを備え、
前記検出手段により検出されたトナー量を積算した積算値に基づきトナー消費量を求める画像形成装置において、
前記画像信号を前記像形成手段に入力するルートとして、第1ルートと、前記第1ルートと異なる第2ルートとが設けられており、
前記検出手段は、前記第1ルートを介して前記像形成手段に入力される画像信号に基づく第1トナー量検出処理と、前記第2ルートを介して前記像形成手段に入力される画像信号に基づく第2トナー量検出処理とを相違させていることを特徴とする画像形成装置。Image forming means for forming a toner image on an image carrier based on an input image signal;
Detecting means for detecting an amount of toner consumed by toner image formation by the image forming means,
In an image forming apparatus for obtaining a toner consumption amount based on an integrated value obtained by integrating the toner amounts detected by the detection unit,
As a route for inputting the image signal to the image forming unit, a first route and a second route different from the first route are provided.
The detection unit detects a first toner amount based on an image signal input to the image forming unit via the first route, and detects an image signal input to the image forming unit via the second route. And a second toner amount detection process based on the second toner amount detection process.
予め設定された画像パターンに対応する画像信号を前記第2ルートを介して前記像形成手段に送出する第2制御手段とをさらに備え、
前記像形成手段は、前記第1制御手段から前記第1ルートを介して入力された画像信号に基づき前記画像データに対応するトナー像を形成し、前記第2制御手段から前記第2ルートを介して入力された画像信号に基づき前記画像パターンに対応するトナー像を形成するものであり、
前記検出手段は、前記第1トナー量検出処理として前記画像データに基づき前記トナー量を検出し、前記第2トナー量検出処理として前記画像パターンに基づき前記トナー量を検出する請求項1記載の画像形成装置。First control means for receiving image data, generating an image signal corresponding to the image data, and sending the image signal to the image forming means via the first route;
A second control unit that sends an image signal corresponding to a preset image pattern to the image forming unit via the second route,
The image forming means forms a toner image corresponding to the image data based on an image signal input from the first control means via the first route, and forms a toner image corresponding to the image data via the second route from the second control means. Forming a toner image corresponding to the image pattern based on the input image signal.
2. The image according to claim 1, wherein the detection unit detects the toner amount based on the image data as the first toner amount detection process, and detects the toner amount based on the image pattern as the second toner amount detection process. 3. Forming equipment.
前記検出手段は、前記第2制御手段から前記第2ルートを介して画像信号が前記像形成手段に入力されたときは、前記オフセット値を前記トナー量とする請求項2記載の画像形成装置。A storage unit that stores a toner amount consumed when a toner image corresponding to the image pattern is formed as an offset value,
3. The image forming apparatus according to claim 2, wherein the detecting unit sets the offset value to the toner amount when an image signal is input from the second control unit to the image forming unit via the second route.
前記記憶手段は、前記複数の画像パターンに対応するトナー像が形成されたときに消費されるトナー量をそれぞれオフセット値として記憶しており、
前記検出手段は、前記第2制御手段から前記第2ルートを介して画像信号が前記像形成手段に入力されたときは、該画像信号に対応する画像パターンのオフセット値を前記記憶手段から抽出し、該オフセット値を前記トナー量とする請求項3記載の画像形成装置。The second control unit is configured to be capable of transmitting image signals corresponding to a plurality of image patterns set in advance to the image forming unit,
The storage unit stores, as an offset value, a toner amount consumed when a toner image corresponding to the plurality of image patterns is formed,
When an image signal is input to the image forming unit from the second control unit via the second route, the detecting unit extracts an offset value of an image pattern corresponding to the image signal from the storage unit. 4. The image forming apparatus according to claim 3, wherein the offset value is the toner amount.
前記第2制御手段は、前記露光手段の露光量を制御する変調信号として、前記画像パターンに対応する変調信号を予め記憶しており、前記変調信号を前記画像信号として前記第2ルートを介して前記露光手段に送出する請求項2ないし4のいずれかに記載の画像形成装置。The image forming means includes an exposing means for forming an electrostatic latent image on the image carrier, and a developing means for adhering toner to the image carrier to visualize the electrostatic latent image. ,
The second control means previously stores a modulation signal corresponding to the image pattern as a modulation signal for controlling an exposure amount of the exposure means, and uses the modulation signal as the image signal via the second route. The image forming apparatus according to claim 2, wherein the image is sent to the exposure unit.
前記像形成手段は、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体にトナーを付着させて前記静電潜像を顕像化する現像手段とからなるもので、
前記第1制御手段は、前記画像データに基づき印刷ドットデータを生成し、該印刷ドットデータを前記カウント手段に送出するとともに、前記露光手段の露光量を制御する変調信号を前記印刷ドットデータに基づき生成し、該変調信号を前記画像信号として前記第1ルートを介して前記露光手段に送出するもので、
前記カウント手段は、前記画像データに対応する前記トナー像を構成する印刷ドットの数を前記印刷ドットデータに基づきカウントするもので、
前記検出手段は、前記第1制御手段から前記第1ルートを介して画像信号が前記像形成手段に入力されたときは、前記カウント手段によりカウントされた前記印刷ドットの数に基づき前記トナー量を検出する請求項2ないし5のいずれかに記載の画像形成装置。A counting unit electrically connected to the first control unit;
The image forming means includes an exposing means for forming an electrostatic latent image on the image carrier, and a developing means for adhering toner to the image carrier to visualize the electrostatic latent image. ,
The first control unit generates print dot data based on the image data, sends the print dot data to the counting unit, and outputs a modulation signal for controlling an exposure amount of the exposure unit based on the print dot data. Generating and sending the modulated signal as the image signal to the exposure unit via the first route.
The counting means counts the number of print dots forming the toner image corresponding to the image data based on the print dot data,
When an image signal is input from the first control unit to the image forming unit via the first route, the detection unit detects the toner amount based on the number of the printing dots counted by the counting unit. The image forming apparatus according to claim 2, wherein the detection is performed.
前記画像信号が前記像形成手段に入力されるルートとして、第1ルートと、前記第1ルートと異なる第2ルートとが設けられた画像形成装置において、
前記第1ルートを介して前記像形成手段に入力される画像信号に基づき、前記像形成手段によるトナー像形成によって消費されるトナー量を検出する第1検出工程と、
前記第2ルートを介して前記像形成手段に入力される画像信号に基づき、前記像形成手段によるトナー像形成によって消費されるトナー量を検出する第2検出工程と、
前記第1検出工程および第2検出工程において検出されたトナー量を積算した積算値に基づきトナー消費量を求める工程とを備え、
前記第1検出工程と第2検出工程とでは、異なる工程により前記トナー量を検出することを特徴とする画像形成装置におけるトナー消費量の算出方法。An image forming unit that forms a toner image on an image carrier based on an input image signal,
In an image forming apparatus, a first route and a second route different from the first route are provided as routes through which the image signal is input to the image forming unit.
A first detection step of detecting an amount of toner consumed by the image forming unit to form a toner image based on an image signal input to the image forming unit via the first route;
A second detection step of detecting an amount of toner consumed by the image forming unit to form a toner image based on an image signal input to the image forming unit via the second route;
Obtaining a toner consumption amount based on an integrated value obtained by integrating the toner amounts detected in the first detection step and the second detection step,
A method for calculating a toner consumption amount in an image forming apparatus, wherein the toner amount is detected by different steps in the first detection step and the second detection step.
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