JP2006234867A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 同一色のトナーを貯留する複数の現像器を有する画像形成装置およびその画像形成方法において、各現像器のトナー消費量を適切に管理する。
【解決手段】 エンジン部を制御するエンジンコントローラは、ジョブデータを受信すると（ステップＳ２０１）、それぞれブラック色のトナーを貯留した４個の現像器のうち１つを選択し（ステップＳ２０２）、１ページ分の画像を形成する（ステップＳ２０２，Ｓ２０３）。ジョブデータに含まれるトナー量データから１ページ分のトナー消費量を算出し（ステップＳ２０５）、そのページの画像の形成に使用した現像器のトナー残量からトナー消費量を差し引いて、トナー残量の値を更新する。
【選択図】 図６

Description

この発明は、同一色のトナーを貯留する複数の現像器を有する画像形成装置およびその画像形成方法に関するものである。

プリンタ、複写機、ファクシミリ装置など、トナーを使用して画像を形成する電子写真方式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、トナーの消費量を精度よく求めるための技術（以下、「トナーカウント技術」という）が従来より提案されている。例えば、特許文献１に記載のトナー消費量検出方法では、多階調表現された印刷ドットの階調値を各トナー色ごとに１ページ分積算し、その積算値に所定の係数を乗じるとともに、画像形成に寄与せずに消費されるトナー量に相当するオフセット量を加えることにより、トナー消費量を求めている。

また、この種の装置においては、同一色のトナーを貯留する複数の現像器を装着して使用することが提案されている。例えば、特許文献２に記載の画像記録装置は、複数の現像器を装着可能な画像記録装置であって、互いに異なるトナー色の現像器を装着してカラープリンタとして使えるほか、同一トナー色の現像器を装着することで単色プリンタとして使用可能となっている。

特開２００２−１６２８００号公報（段落００１３） 特開２００３−３１６１０６号公報（図４）

このような画像形成装置において、互いに異なるトナー色の現像器を装着して画像を形成する場合には、トナー色とそれに対応する現像器とが１対１に対応しているため、形成すべき画像の内容が既知であれば、当該画像を形成する際に各現像器から消費されるトナーの量を画像の内容から見積もることができる。一方、同一トナー色の現像器が複数装着されて単色プリンタとして使用される場合には、使用現像器が画像と１対１に対応しないため、各現像器のトナー消費量の管理には特別な配慮が必要である。しかしながら、従来のトナーカウント技術では、同一トナー色の現像器を複数装着した場合に各現像器のトナー消費量をどのように管理するかについては、十分な検討がなされていなかった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、同一色のトナーを貯留する複数の現像器を有する画像形成装置およびその画像形成方法において、各現像器のトナー消費量を適切に管理することのできる技術を提供することを目的とする。

この発明にかかる画像形成装置の第１の態様は、上記目的を達成するため、同一色のトナーを貯留する複数の現像器を有する像形成手段と、前記像形成手段に形成させる画像に関するジョブデータを作成するデータ処理手段と、前記ジョブデータに基づき前記像形成手段の動作を制御する制御手段とを備え、前記データ処理手段は、形成すべき画像の内容に関する画像データおよび当該画像の形成に必要なトナー量に関連するトナー量データを含む前記ジョブデータを、使用する現像器を特定せずに前記制御手段に送信する一方、前記制御手段は、前記ジョブデータを受信し、前記複数の現像器のうち１つを選択使用して当該ジョブデータに含まれる前記画像データに対応する画像を形成するとともに、各現像器ごとのトナー消費量を、当該現像器を使用して形成した画像に対応する前記トナー量データに基づき算出することを特徴としている。

また、この発明にかかる画像形成装置の第２の態様は、同一色のトナーを貯留する複数の現像器を有する像形成手段と、前記像形成手段に形成させる画像に関するジョブデータを作成するデータ処理手段と、前記ジョブデータに基づき前記像形成手段の動作を制御する制御手段とを備え、前記データ処理手段は、形成すべき画像の内容に関する画像データおよび当該画像の形成に必要なトナー量に関連するトナー量データを含む前記ジョブデータを、使用する現像器を特定せずに前記制御手段に送信する一方、前記制御手段は、前記ジョブデータを受信し、前記複数の現像器のうち１つを選択使用して当該ジョブデータに含まれる前記画像データに対応する画像を形成するとともに、各画像に対応する前記トナー量データを、当該画像の形成に使用した現像器ごとに集計して各現像器ごとのトナー消費量を算出することを特徴としている。

さらに、この発明にかかる画像形成方法は、同一色のトナーを貯留する複数の現像器を有する画像形成装置における画像形成方法において、上記目的を達成するため、形成すべき画像の内容に関する画像データおよび当該画像の形成に必要なトナー量に関連するトナー量データを作成する工程と、前記複数の現像器のうち１つを選択し、該現像器を用いて前記画像データに対応する画像を形成する工程と、各現像器ごとのトナー消費量を、当該現像器を使用して形成した画像に対応する前記トナー量データに基づき算出する工程とを備えることを特徴としている。

これらの発明によれば、画像を形成する際の現像器の選択は、ジョブデータを受け取った制御手段により行うので、データ処理手段は各現像器を区別して扱う必要がなく、データ処理手段における処理内容を簡単にすることができる。また、像形成手段の動作を直接的に制御する制御手段において現像器の選択を行うことにより、最も使用に適した現像器を選択使用することができる。また、形成した画像に対応するトナー量データと、当該画像を形成するのに使用した現像器とを１対１に対応させてそれぞれの現像器におけるトナー消費量を算出するので、各現像器のトナー消費量を適切に管理することが可能である。

なお、トナー量データは例えば次のようにして求めることができる。形成すべき画像に対応する画像データが、画像を構成する各画素それぞれの階調値を示す多階調データである場合には、当該画像に含まれる各画素の階調値の積算値、あるいは、各画素の階調値にそれぞれ適宜の重み付けをして積算した値を、当該画像に対応するトナー量データとすることができる。また、形成すべき画像に対応する画像データが、ドットのオン・オフを表す２値データである場合には、当該画像を構成するオンドットの数の合計を、当該画像に対応するトナー量データとすることができる。

また、上記のように構成された画像形成装置においては、前記各現像器それぞれのトナー消費量またはトナー残量を個別に記憶する記憶手段をさらに設けるとともに、前記制御手段は、前記ジョブデータに基づく画像形成を前記像形成手段に行わせたときには、形成した画像に対応する前記トナー量データに基づいて、当該画像の形成に使用された各現像器からのトナー消費量を算出し、その算出結果を前記記憶手段に記憶されたトナー消費量に加算または前記記憶手段に記憶されたトナー残量から減算した値を前記記憶手段に更新記憶させるようにしてもよい。こうすることで、各現像器それぞれのトナー消費量の累積値またはトナー残量が記憶手段において随時更新されるので、各現像器の管理を適切に行うことができる。

また、前記データ処理手段は、画像１ページ分の前記画像データおよび当該ページに対応する前記トナー量データを含む前記ジョブデータを前記制御手段に送信する一方、前記制御手段は、受信した１ページ分の前記トナー量データと、当該ページの画像形成に使用した現像器とを関連付けるとともに、各現像器ごとに、当該現像器に関連付けられた前記トナー量データに基づいてトナー消費量を算出するようにしてもよい。このように、１ページ分のトナー量データと、そのページの画像の形成に使用した現像器とを１対１に関連付けすれば、各現像器ごとのトナー消費量を、当該現像器に関連付けられたトナー量データに基づき求めることができる。

この場合において、前記データ処理手段は、複数ページの画像に対応する前記ジョブデータを作成する際には、どのページに対応するトナー量データであるかを示す識別情報を前記トナー量データに付す一方、前記制御手段は、前記識別情報に基づいて前記トナー量データと前記現像器との関連付けを行うことができる。こうすることで、トナー量データと現像器との関連付けを最も確実に行うことができる。

また、前記制御手段は、複数ページの画像に対応する前記ジョブデータを前記データ処理手段から受信したときには、該複数ページの画像のうち第Ｎ（Ｎは自然数）ページの画像の形成に使用した現像器と、第Ｎ番目に受信した前記トナー量データとを関連付けることができる。こうすれば、トナー量データに識別情報を付さなくても、トナー量データと現像器との関連付けを確実に行うことができる。

また、前記データ処理手段は、前記ジョブデータとして、１ページ分の前記画像データと、当該ページに対応する前記トナー量データとをこの順番で前記制御手段に送信する一方、前記制御手段は、第１のページに対応する画像データを受信後、第２のページに対応する画像データを受信する前に受信したトナー量データと、前記第１のページの画像を形成する現像器とを関連付けるようにしてもよい。この手法によっても、トナー量データに識別情報を付さなくても、トナー量データと現像器との関連付けを確実に行うことができる。

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（現像剤）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画像形成装置である。この画像形成装置１では、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に与えられると、このメインコントローラ１１からの指令に応じて、本発明の「制御手段」として機能するエンジンコントローラ１０がエンジン部ＥＧ各部を制御して所定の作像動作を実行し、シートＳに画像信号に対応する画像を形成する。

このエンジン部ＥＧでは、感光体２２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２２の周りにその回転方向Ｄ1に沿って、帯電ユニット２３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部２５がそれぞれ配置されている。帯電ユニット２３は所定の帯電バイアスを印加されており、感光体２２の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。クリーニング部２５は一次転写後に感光体２２の表面に残留付着したトナーを除去し、内部に設けられた廃トナータンクに回収する。これらの感光体２２、帯電ユニット２３およびクリーニング部２５は一体的に感光体カートリッジ２を構成しており、この感光体カートリッジ２は一体として装置本体に対し着脱自在となっている。

そして、この帯電ユニット２３によって帯電された感光体２２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、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームＬを感光体２２上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。

こうして形成された静電潜像は現像ユニット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、現像ユニット４は、図１紙面に直交する回転軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、支持フレーム４０に対して着脱自在のカートリッジとして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。この現像ユニット４は、エンジンコントローラ１０により制御されている。そして、このエンジンコントローラ１０からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２２と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色の帯電トナーを担持するとともに所定の現像バイアスを印加された金属製の現像ローラ４４から感光体２２の表面にトナーを付与する。これによって、感光体２２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。

各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋには、当該現像器に関する情報を記憶するための不揮発性メモリ９１〜９４と、各メモリと電気的に接続された無線通信用アンテナ４９Ｙ，４９Ｃ，４９Ｍおよび４９Ｋとが設けられている。また、装置本体側においてロータリー現像ユニット４の外周部近傍には、トランシーバ１０５を介してＣＰＵ１０１と接続された無線通信用アンテナ１０９が設けられている。そして、各現像器に設けられたアンテナ４９Ｙ、４９Ｃ、４９Ｍ、４９Ｋのうち必要に応じて選択された１つが本体側に設けられたアンテナ１０９とが近接配置されるようにロータリー現像ユニット４が位置決めされると、エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１とメモリ９１〜９４との間で無線通信が行われる。こうすることで、各現像器に関する情報がＣＰＵ１０１に伝達されるとともに、各メモリ９１〜９４内の情報が更新記憶される。

上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ1で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２〜７５に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｄ2に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。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２２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、カセット８から１枚ずつ取り出され搬送経路Ｆに沿って二次転写領域ＴＲ2まで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。

このとき、中間転写ベルト７１上の画像をシートＳ上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域ＴＲ2にシートＳを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路Ｆ上において二次転写領域ＴＲ2の手前側にゲートローラ８１が設けられており、中間転写ベルト７１の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ８１が回転することにより、シートＳが所定のタイミングで二次転写領域ＴＲ2に送り込まれる。

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、排出前ローラ８２および排出ローラ８３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８９に搬送される。また、シートＳの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートＳの後端部が排出前ローラ８２後方の反転位置ＰＲまで搬送されてきた時点で排出ローラ８３の回転方向を反転し、これによりシートＳは反転搬送経路ＦＲに沿って矢印Ｄ3方向に搬送される。そして、ゲートローラ８１の手前で再び搬送経路Ｆに乗せられるが、このとき、二次転写領域ＴＲ2において中間転写ベルト７１と当接し画像を転写されるシートＳの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートＳの両面に画像を形成することができる。

また、この装置は、図２に示すように、メインコントローラ１１のＣＰＵ１１１により制御される表示部１２を備えている。この表示部１２は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、ＣＰＵ１１１からの制御指令に応じて、ユーザへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。

なお、図２において、符号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を記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリである。また、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。

また、ローラ７５の近傍には、クリーナ７６が配置されている。このクリーナ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。

また、ローラ７５の近傍には、濃度センサ６０が配置されている。この濃度センサ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、必要に応じ、中間転写ベルト７１の外周面に形成されるトナー像の画像濃度を測定する。そして、その測定結果に基づき、この装置では、画像品質に影響を与える装置各部の動作条件、例えば各現像器に与える現像バイアスや、露光ビームＬの強度、さらには装置の階調補正特性などの調整を行っている。

この濃度センサ６０は、例えば反射型フォトセンサを用いて、中間転写ベルト７１上の所定面積の領域の濃淡に対応した信号を出力するように構成されている。そして、ＣＰＵ１０１は、中間転写ベルト７１を周回移動させながらこの濃度センサ６０からの出力信号を定期的にサンプリングすることで、中間転写ベルト７１上のトナー像各部の画像濃度を検出することができる。

さらに、エンジンコントローラ１０には、形成した画像１ページ分のトナー消費量を算出するためのトナーカウンタ２００が設けられている。トナーカウンタ２００の動作については後に詳述する。

上記のように構成された画像形成装置は、フルカラー画像を形成可能な装置であるが、ユーザの希望により、モノクロ画像のみを形成するモノクロ専用画像形成装置としても機能する。すなわち、この装置では、Ｙ，Ｍ，ＣおよびＫのトナー色それぞれに対応した４つの現像器に代えて、全て同一トナー色の４つの現像器をロータリー現像ユニット４に装着した状態で、当該トナー色による画像形成動作が可能である。本明細書では、４つのブラック現像器を装着した状態でモノクロ画像を形成する本画像形成装置のモノクロ４本動作モードおよび同モードにおける各現像器のトナー消費量管理について説明する。なお、以下では、ロータリー現像ユニット４に装着される各現像器をトナー色で区別することができないので、４つの現像器をその使用順序にしたがってそれぞれ符号４ａ，４ｂ，４ｃおよび４ｄと表すこととする。

図３はモノクロ４本動作モード時の装置構成を示すブロック図である。このモードでは、図３に示すように、いずれもブラック色のトナーを貯留する４つの現像器４ａ，４ｂ，４ｃおよび４ｄが装着される。各現像器４ａ，４ｂ，４ｃおよび４ｄには、当該現像器の使用状況に関する情報を記憶するメモリ９０ａ，９０ｂ，９０ｃおよび９０ｄがそれぞれ設けられている。そして、装置本体側に設けられたアンテナ１０９との間での無線通信に使用されるアンテナ４９ａ，４９ｂ，４９ｃおよび４９ｄが各現像器４ａ，４ｂ，４ｃおよび４ｄに設けられている。

図４はロータリー現像ユニットの停止位置を示す図である。４つの現像器４ａ，４ｂ，４ｃおよび４ｄを装着されたロータリー現像ユニット４は、図４に示すように、（ａ）ホームポジションおよび（ｂ）作像ポジションに位置決め停止することができる。なお、図４（ｂ）は、作像ポジションの一例を示すものであり、実際には、４個の現像器それぞれに対応して互いに９０度ずつ角度を異ならせた４つの作像ポジションが存在する。このうち、ホームポジションは、装置に画像信号が与えられていないときのロータリー現像ユニット４の待機位置である。このホームポジションでは、図４（ａ）に示すように、各現像器に設けられた現像ローラ４４ａ，４４ｂ，４４ｃおよび４４ｄはいずれも感光体２２から離間した状態にある。

また、ロータリー現像ユニット４が作像ポジションに停止した状態では、各現像器のうち１つの現像器（図４（ｂ）の例では現像器４ａ）に設けられた現像ローラ４４ａが感光体２２と対向配置される。この状態では、感光体２２表面に形成された静電潜像を、現像器４ａに貯留されたトナーにより顕像化することができる（現像動作）。

一方、ロータリー現像ユニット４の回転方向において現像器４ａよりも１つ下流側の位置にある現像器４ｄでは、当該現像器４ｄに設けられたアンテナ４９ｄが本体側アンテナ１０９と対向配置されることとなる。このため、当該現像器４ｄに設けられたメモリに対するＣＰＵ１０１からの無線通信によるアクセスが可能となる。そして、この状態で、メモリに記憶された当該現像器の使用状況に関する情報が更新される。

このように、ロータリー現像ユニット４に装着された一の現像器が現像動作の可能な位置（現像位置）に位置決めされた状態で、他の一の現像器が当該現像器に設けられたメモリとＣＰＵ１０１とが通信可能な位置（アクセス位置）に位置決めされる。このように現像位置およびアクセス位置を配することによって、一方で現像動作を実行しながら、同時に他方でメモリの更新動作を実行することができ、処理時間の短縮を図ることができる。

図５はモノクロ４本動作モードにおけるメインコントローラの動作を示すフローチャートである。この動作は、メインコントローラ１１に設けられたＣＰＵ１１１が予め定められた制御プログラムを実行することにより実現される。メインコントローラ１１は、例えばホストコンピュータなどの外部装置からインターフェース１１２を介して画像形成指令が与えられるまで待機している（ステップＳ１０１）。そして、画像形成指令を受信すると、当該指令に基づき形成すべき画像のうち１ページ分の画像内容を、ブラック色の画像データに展開する（ステップＳ１０２）。この画像データは、形成すべき画像を構成する各画素を例えば８ビットの多階調で表現した多値データである。こうして作成した画像データを、エンジンコントローラ１０に対し送信する（ステップＳ１０３）。

次に、送信した画像データに対応するトナー量データを算出する（ステップＳ１０４）。このトナー量データは、１ページ分の画像の形成に必要なトナー量を見積もるための基礎となるデータであり、作成した画像データから求めることができる。例えば、１ページの画像を構成する各画素の階調値を全て加算した値を、トナー量データとすることができる。なお、各画素の階調値と当該画素へのトナー付着量とが非線形性を有する場合には、各画素ごとの階調値にそれぞれ所定の重み付けをした上で加算するのが望ましい。こうして算出したトナー量データについても、エンジンコントローラ１０に対し送信する（ステップＳ１０５）。

そして、形成すべき次ページの画像がある場合には、必要な全てのページについて処理が終了するまで、ステップＳ１０２以降の処理を繰り返す（ステップＳ１０６）。こうすることで、画像形成指令において指定されたページ数に相当する画像データおよびトナー量データが、１ページ分ずつエンジンコントローラ１０に出力される。

このように、メインコントローラ１１においては、画像１ページずつの画像データおよびトナー量データを作成しエンジンコントローラ１０に出力するが、各画像の形成に使用すべき現像器の指定は行わない。その理由は以下の通りである。

同一トナー色の現像器が複数ある場合には、所定の判断基準に基づきそのうち１つを選択し、その現像器を使用して画像を形成することになる。そして、その判断は、各現像器の状態に基づいて行われるのが好ましい。現像器の中に、使用に適さないものが含まれている場合があるからである。例えば、トナー残量が僅かとなっている現像器では、形成される画像に濃度不足やかすれなどを生じる可能性がある。

このような現像器の状態は、現像器を含むエンジン部ＥＧを制御するエンジンコントローラ１０においては容易に把握することができる。しかし、メインコントローラ１１でこれを把握し現像器の選択を行うためには、各現像器に関する情報をエンジンコントローラ１０からメインコントローラ１１に送信しメインコントローラ１１で管理しておく必要があり、両コントローラにおける処理内容が複雑となってしまう。また、現像器の状態に関する情報を、メインコントローラ１１およびエンジンコントローラ１０の両方で管理することとなり非効率的である。

これに対して、本実施形態では、メインコントローラ１１が使用する現像器を特定しないジョブデータを出力する。そして、ジョブデータを受信したエンジンコントローラ１０が、自身が把握している各現像器の状態に基づいて使用すべき現像器を選択するようにしている。このようにすることで、メインコントローラ１１では各現像器の状態を把握しておく必要がなくなり、それぞれのコントローラにおける処理を効率化することができる。

図６はモノクロ４本動作モードにおけるエンジンコントローラの動作を示すフローチャートである。この動作は、エンジンコントローラ１０に設けられたＣＰＵ１０１が予め定められた制御プログラムを実行することにより実現される。エンジンコントローラ１０は、メインコントローラ１１からジョブデータが送られるまで待機している（ステップＳ２０１）。ジョブデータを受信すると、後述する判断基準にしたがって使用する現像器を１つ選択し、ロータリー現像ユニット４を回転させてその現像器を現像位置に移動させる（ステップＳ２０２）。また、ジョブデータに含まれる画像データをパルス幅変調してなるビデオ信号を露光ユニット６に入力し、１ページ分の画像に相当する静電潜像の形成を開始する（ステップＳ２０３）。続いて、選択された現像器に設けられた現像ローラに所定の現像バイアスを印加し、静電潜像をトナーにより顕像化する（ステップＳ２０４）。これにより、1ページ分の画像が形成される。

この実施形態では、４つの現像器のうち、トナー残量が所定量以上あるものを選択して使用する。また、該当する現像器が複数ある場合には、予め定められた優先順位（現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの順）の高いものを使用する。さらに、この実施形態では、各現像器をできるだけ均等に使用するため、画像形成枚数が一定値（例えば８枚）に達する度ごとに使用する現像器を切り替える。例えば、全ての現像器のトナー残量が所定量以上である場合には、まず現像器４ａが使用され、８枚の画像を形成すると現像器４ｂに切り替えられる。現像器の切り替えについては後に説明する。

次に、こうして形成された画像１ページ分のトナー消費量をトナーカウンタ２００により算出する（ステップＳ２０５）。トナー消費量は次式：
ＴＣ＝Ｋ・ＴＤ＋Ｃoff …（式１）
により求められる。ここに、符号ＴＣは画像１ページ分のトナー消費量であり、符号ＴＤはジョブデータに含まれる当該画像に対応するトナー量データである。また、係数Ｋは１階調値あたりのトナー付着率に相当する係数であり、符号ＣoffはＣＰＵ１０１が算出したオフセット値であって画像データとは無関係に消費されたトナーの量に相当する。例えば、カブリを生じさせるトナーの量がこれに含まれる。こうして求めたトナー消費量ＴＣと、ＲＡＭ１０７に記憶されているトナー残量とから、ＣＰＵ１０１は、使用した現像器のトナー残量を算出する（ステップＳ２０６）。

図７はエンジンコントローラに設けられたＲＡＭのメモリマップである。ＲＡＭ１０７には、現像器４ａ，４ｂ，４ｃおよび４ｄそれぞれのトナー残量を記憶しておくためのメモリ領域１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃおよび１０７ｄが設けられている。１ページ分の画像が形成されると、その形成に使用した現像器に対応するメモリ領域に記憶されているトナー残量が読み出され、当該ページについてトナーカウンタ２００により算出したトナー消費量ＴＣを差し引いた値が再びメモリ領域に書き込まれる。例えば、現像器４ａを使用して１ページの画像を形成した場合には、現像器４ａに対応するメモリ領域１０７ａに記憶されている現像器４ａのトナー残量が読み出され、その値からトナー消費量ＴＣを差し引いた値が再びメモリ領域１０７ａに書き込まれる。こうすることにより、各メモリ領域１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃおよび１０７ｄには、現像器４ａ，４ｂ，４ｃおよび４ｄの現時点におけるトナー残量がそれぞれ記憶されることとなる。また、こうしてＲＡＭ１０７に記憶されている各現像器のトナー残量の値は、前述した現像器の選択（ステップＳ２０２）の際にも使用される。

図６に戻ってエンジンコントローラ１０の動作説明を続ける。トナー残量の算出に続いて、エンジンコントローラ１０は形成すべき次ページの画像があるか否かを判定する（ステップＳ２０７）。ここで、次に形成すべき画像がなければ画像形成動作を終了する。すなわち、ロータリー現像ユニット４を９０度回転させて、現像位置にあった、つまり画像形成に使用した現像器をアクセス位置に移動させる（ステップＳ２０８）。そして、その現像器に設けられているメモリに更新されたトナー残量を書き込む（ステップＳ２０９）。例えば、現像器４ａが使用されて画像の形成が行われた場合には、その後現像器４ａが現像位置からアクセス位置に移動され、ＲＡＭ１０７の領域１０７ａに記憶されている現像器４ａのトナー残量が、現像器４ａに設けられたメモリ９０ａに書き込まれる。こうすることで、現像器４ａのトナー残量は現像器４ａ自身にも記録されることとなるので、現像器が装置本体から取り外されたり他の装置に装着されることがあったとしても、各現像器の寿命管理を適正に行うことが可能となる。

そして、現像ユニット４をホームポジションに移動させ（ステップＳ２１０）、ステップＳ２０１に戻って新たなジョブデータが与えられるまで待機状態となる。

一方、ステップＳ２０７において、形成すべき次ページの画像があった場合には、引き続きその画像を形成する。この場合において、現在使用中の現像器により連続して形成された画像が所定枚数（８枚）に達していなければ、ステップＳ２０３に戻ってそのまま次ページの画像の形成に移る（ステップＳ２１１）。したがって、次ページの画像は同じ現像器を使用して行われる。

これに対し、ステップＳ２１１において現在使用中の現像器により連続して形成された画像が所定枚数に達していた場合には、次ページの画像を形成する前に現像器の切り替えを行う。すなわち、現像ユニット４を９０度回転させてメモリに記憶されたトナー残量を更新し（ステップＳ２１２、Ｓ２１３）、ステップＳ２０２に戻って次に使用する現像器の選択を改めて行う。ここで、次に使用する現像器が、現像ユニット４の回転方向において先に使用した現像器の上流側隣接位置にあるものであれば、時間のロスを最少に抑えることができる。ステップＳ２１２において現像ユニット４の回転を行った時点で、次に使用する現像器が現像位置に位置決めされているからである。この場合には、先に使用した現像器へのトナー残量の書き込み（ステップＳ２１３）と、次ページ分の画像の形成（ステップＳ２０３、Ｓ２０４）とを併行して行うことができ、高いスループットを得ることができる。この実施形態では、隣接位置にある現像器を順次切り替えて使用することができるように、現像器の優先順位を定めている。

以下、上記したモノクロ４本モードの画像形成動作におけるエンジン部各部の動作の例について説明する。ここでは、画像形成枚数３枚ごとに現像器を切り替えるものとし、連続して５枚の画像を形成する場合を例として扱うこととする。また、現像器４ａおよび４ｂをこの順序で使用するものとする。

図８はエンジン部による画像形成動作の第１の例を示すタイミングチャートである。この例では、メインコントローラ１１から１ページごとの画像データが順次送信され、画像データに続いて当該ページに対応するトナー量データが送信される。そのため、１つの現像器を使用して画像を形成している間に受信したトナー量データが、そのとき使用している現像器からのトナー消費量を表すこととなる。エンジンコントローラ１０は、ジョブデータの先頭に挿入されたスタート信号ＳＴを受信すると、画像形成動作を開始する。すなわち、ホームポジション（ＨＰ）に停止しているロータリー現像ユニット４を回転駆動して、現像器４ａを現像位置に移動させる（図６のステップＳ２０２）。

第１ページの画像に対応する画像データＩＤ１を受信すると、それに対応するビデオ信号ＶＳ１を露光ユニット６に与えて静電潜像の形成を開始する（図６のステップＳ２０３）。そして、こうして感光体２２上に形成された静電潜像が感光体２２の回転によって現像ローラ４４ａとの対向位置に搬送されてくるタイミングで、現像ローラ４４ａに現像バイアスが印加される（図６のステップＳ２０４）。これにより第１ページの画像が形成される。なお、現像器４ａは、少なくとも静電潜像の先頭部が現像ローラ４４ａとの対向位置まで移動してくる時点で現像位置に到達しておればよく、潜像の形成開始時点で現像位置にある必要は必ずしもない。したがって、現像ユニット４の位置決めが終了するよりも前に静電潜像の形成を開始することができる。

メインコントローラ１１からは、画像データＩＤ１に続いて当該画像に対応するトナー量データＴＤ１が送られてくる。トナーカウンタ２００は、このトナー量データＴＤ１を受信して、第１ページの画像の形成に消費されるトナーの量ＴＣ１を算出する（図６のステップＳ２０５）。ＲＡＭ１０７のメモリ領域１０７ａに記憶されたトナー残量からトナー消費量ＴＣ１を差し引いた現像器４ａの新たなトナー残量は、ＲＡＭ１０７のメモリ領域１０７ａに書き込まれる（図６のステップＳ２０６）。なお、図８の「本体メモリ（アクセス先）」の段に付した符号ＲはＲＡＭ１０７からのデータ読み出しを表し、符号ＷはＲＡＭ１０７へのデータ書き込みを表している。

トナー消費量およびトナー残量の計算は、トナー量データＴＤ１を受信した時点で行うことができるが、ＲＡＭ１０７へのトナー残量の書き込みは、対応するページの画像の現像動作が終了してから行うことが望ましい。というのは、現像器内のトナーは、現像動作を行うことによって初めて消費されるからである。現像動作が終了しないうちにトナー残量を更新してしまうと、例えばジャム発生によって画像形成動作が中断された場合に、実際にはトナーが使用されなかったにもかかわらずトナー残量が減じられてしまいトナー残量に誤差を生じる。

また、１ページの画像を形成する度ごとにトナー残量の更新を行うのも、トナー残量の誤差を抑えるためである。すなわち、複数ページ分のトナー消費量をまとめて計算しトナー残量の更新を行うと、それらのページの画像を形成する途中で画像形成動作が中断されたときにトナー残量を正しく求めることができなくなってしまう。

同様にして、第２ページの画像データＩＤ２、第３ページの画像データＩＤ３を順次受信して、それぞれの画像データからビデオ信号ＶＳ２、ＶＳ３を生成し各ページの画像を形成する。また、それぞれの画像に対応するトナー量データＴＤ２、ＴＤ３を受信する度に、各ページのトナー消費量ＴＣ２、ＴＣ３が求められる。そして、その都度現像器４ａのトナー残量が算出されメモリ領域１０７ａのデータが更新される。

こうして３ページ分の画像の形成が終了すると、第４ページの画像の形成に先立って、ロータリー現像ユニット４を９０度だけ回転駆動する（図６のステップＳ２１２）。これにより、画像形成に使用した現像器４ａが現像位置から９０度下流側のアクセス位置に移動するとともに、隣接する現像器４ｂが現像位置に移動する。この状態で、アクセス位置にある現像器４ａに設けられたメモリ９０ａに、現像器４ａのトナー残量を書き込む（図６のステップＳ２１３）。これと併行して、第４ページの画像に対応する画像データＩＤ４からビデオ信号ＶＳ４を生成する処理を行い、現像器４ｂを使用して第４ページの画像を形成する。

第４ページの画像に対応するトナー量データＴＤ４から算出したトナー消費量ＴＣ４は、現像器４ｂから消費されたトナーの量を表している。したがって、このトナー消費量ＴＣ４は現像器４ｂのトナー残量の算出に使用される。すなわち、現像器４ｂに対応するＲＡＭ１０７のメモリ領域１０７ｂから読み出されたトナー残量からトナー消費量ＴＣ４を差し引いた新たなトナー残量が、メモリ領域１０７ｂに書き込まれる。

同様に、第５ページの画像に対応する画像データＩＤ５に基づくビデオ信号ＶＳ５が生成され、それに対応する画像が現像器４ｂを使って形成される。そして、このページに対応するトナー量データＴＤ５からトナー消費量ＴＣ５が求められ、現像器４ｂの最終的なトナー残量がＲＡＭ１０７のメモリ領域１０７ｂに記憶される。こうして画像形成動作は完了するが、現像器４ｂのトナー残量については、該現像器４ｂに設けられたメモリ９０ｂにも書き込む必要がある。そこで、エンジンコントローラ１０は、画像形成の終了後、現像ユニット４を９０度回転させて現像器４ｂをアクセス位置に移動させ（このとき現像器４ｃが現像位置に配置される）、最新のトナー残量をメモリ９０ｂに書き込んでから現像ユニット４をホームポジションに戻す。

図９はエンジン部による画像形成動作の第２の例を示すタイミングチャートである。ここで、図９に付した各符号の意味は、それぞれ図８に示したものと同じである。この例では、メインコントローラ１１から１ページずつの画像データが出力されてからトナー量データが出力されるまでの時間が、上記の例よりも長い。そのため、トナー量データを受信した時点では、それに対応する画像の形成は既に終了している。このような場合には、受信したトナー量データを、直前に形成を終了した画像のトナー消費量を表すものとして扱い、そのトナー量データから算出したトナー消費量をその画像の形成に使用された現像器のトナー残量から差し引くようにすればよい。

なお、この例においても、第３ページの画像の形成が終了した時点で現像器４ａから現像器４ｂへの切り替えが行われるが、図９に示すように、第３ページ分のトナー量データＴＤ３を受信したときには既に現像器４ａによる画像の形成は終了し現像器の切り替えが始まっている。この場合、受信したトナー量データＴＤ３は現像器４ａから消費されたトナーの量を表すものであるから、このデータＴＤ３に基づき求めたトナー消費量は、ＲＡＭ１０７のメモリ領域１０７ａに記憶されている現像器４ａのトナー残量から差し引かれる。また、現像器切り替えの終了後、現像器４ａに設けられたメモリ９０ａに現像器４ａのトナー残量の書き込みが行われる。

図１０はエンジン部による画像形成動作の第３の例を示すタイミングチャートである。図１０に付した各符号の意味は、それぞれ図８に示したものと同じである。この例では、各ページの画像に対応するトナー量データがさらに遅いタイミングでメインコントローラ１１から送信される。すなわち、第１ページの画像に対応するトナー量データＴＤ１が、第２ページの画像に対応する画像データＩＤ２の後に送信される。このような場合には、各トナー量データがどのページの画像に対応するデータであるかの判別が難しくなる。これを解決するためには、例えば次のようにして、各ページの画像を形成した現像器とトナー量データとを関連付けて処理すればよい。なお、以下に説明する方法は、トナー量データが図８または図９に示すタイミングで送信される場合にも適用することが可能である。

図１１は現像器とトナー量データとの関連付けの第１の例を示す図である。この方法では、ＣＰＵ１０１に設けられているリングバッファを利用して、各ページの画像の形成にどの現像器を使用したかを一時的に記憶しておく。リングバッファへの書き込みアドレスは、１ページごとに使用する現像器が選択される度にインクリメントされる。一方、リングバッファからの読み出しアドレスは、トナー量データが受信され現像器との関連付けが行われる度にインクリメントされる。図１１（ａ）は、第２ページまでの画像データを受信したときのバッファの内容を示している。このとき、第１、第２ページの画像の形成にはいずれも現像器４ａが使用されるので、バッファにはこれらの画像がそれぞれ現像器４ａを使用して形成されたことが記憶されている。

そして、最初のトナー量データＴＤ１を受信すると、バッファに記憶されている最も古いデータ、つまり第１ページの画像の形成に使用した現像器４ａを示すデータとトナー量データＴＤ１とを関連付けるとともに、読み出しアドレスをインクリメントする。同様に、第３ページの画像データＩＤ３に続けて受信された２番目のトナー量データＴＤ２は、現在の読み出しアドレスに対応するバッファに記憶されたデータ、つまり第２ページの画像の形成に使用した現像器４ａを示すデータと関連付けられる（図１１（ｂ））。これにより、トナー量データＴＤ１およびＴＤ２が、それぞれ現像器４ａを用いて形成した画像に対応するデータであることが明確になる。すなわち、この方法では、第Ｎ（Ｎは自然数）ページの画像を形成したときに使用した現像器と、第Ｎ番目に受信したトナー量データとを関連付ける。これにより、画像データとトナー量データとが１対１に関連付けられる。そして、第Ｎページの画像の形成に使用した現像器に対応するトナー残量から、第Ｎ番目に受信したトナー量データから算出したトナー消費量を差し引いて当該現像器の使用後の新たなトナー残量とする。こうすることで、画像データとトナー量データとが別々に送信される場合でも、各現像器のトナー残量を適切に管理することができる。

図１２は現像器とトナー量データとの関連付けの第２の例を示す図である。この方法では、メインコントローラ１１から送信されるトナー量データに、ページ番号を表す情報が付加されている。例えば、１６ビットのトナー量データのうち１３ビットを前記した画像データの階調値の積算値、３ビットをページ番号に割り当てる（図１２（ａ））。一方、エンジンコントローラ１０には、３ビットのページ番号に対応する８ワードのバッファが設けられる（図１２（ｂ））。このバッファには、各ページの画像の形成にどの現像器を使用したかが記憶される。そして、バッファに記憶されている情報と、対応するページ番号が付されたトナー量データとを関連付ける。これにより、画像を形成した現像器と、その画像に対応するトナー量データとを確実に関連付けることができ、各現像器のトナー残量を適切に管理することが可能となる。

以上のように、この実施形態では、同一トナー色の現像器を複数装着して画像を形成する際には、メインコントローラ１１側でジョブデータとして現像器を特定しない画像データおよびトナー量データを送信し、これを受信したエンジンコントローラ１０が、使用する現像器を選択して画像形成動作を行い画像データに対応する画像を形成する。そのため、メインコントローラ１１では、各現像器の状態を把握しておく必要がない。また、エンジンコントローラ１０においても、各現像器の状態をメインコントローラ１１に送信する必要がない。したがって、この実施形態では、各コントローラにおける制御処理の内容を簡単にすることができる。

また、エンジンコントローラ１０では、受信した各ページごとのトナー量データからそれぞれのページの画像の形成に消費されたトナーの量を算出し、その画像を形成したときに使用した現像器のトナー残量から、求めたトナー消費量を差し引く。こうすることで、各現像器のトナー残量を適切に管理することができる。

また、各ページの画像に対応するトナー量データを１ページ分ずつ送信するようにしているので、画像形成動作が途中で中断された場合にも対応することができ、トナー残量の算出誤差を小さく抑えることができる。

以上説明したように、この実施形態では、エンジン部ＥＧが本発明の「像形成手段」として機能している。また、メインコントローラ１１およびエンジンコントローラ１０が、それぞれ本発明の「データ処理手段」および「制御手段」として機能している。また、この実施形態では、エンジンコントローラ１０に設けられたＲＡＭ１０７が本発明の「記憶手段」として機能している。さらに、図１２に示すトナー量データに付したページ番号が、本発明の「識別情報」に相当している。

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、上記実施形態では、トナー残量が所定量以上である現像器を切り替えながら使用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、一連のジョブでは選択した１つの現像器のみを継続して使用するようにしてもよい。また、トナー残量に関わらず予め定めた現像器を使用するようにしてもよい。

また、例えば、上記実施形態では、同一トナー色の現像器が４個装着されたときにこれらの現像器を使用したモノクロ画像の形成を可能としているが、２個または３個の現像器が装着された状態で画像形成を行えるようにしてもよい。

また、例えば、上記実施形態では、各現像器のメモリに保存されているトナー残量から、受信したトナー量データに基づき求めた１ページごとのトナー消費量を減じてゆくようにしている。しかしながら、各ページのトナー消費量を、その画像の形成に使用した現像器ごとに個別に加算してゆき、それぞれの現像器の総トナー消費量を保存・記憶しておくようにしてもよい。

さらに、上記実施形態の構成に限定されず、例えば中間転写ベルト以外の転写媒体（転写ドラム、転写シートなど）を備える装置、さらには複写機能、ファクシミリ機能などを備える画像形成装置に対しても、本発明を適用することが可能である。

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１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。 モノクロ４本動作モード時の装置構成を示すブロック図。 ロータリー現像ユニットの停止位置を示す図。 メインコントローラの動作を示すフローチャート。 エンジンコントローラの動作を示すフローチャート。 エンジンコントローラに設けられたＲＡＭのメモリマップ。 エンジン部による画像形成動作の第１の例を示すタイミングチャート。 エンジン部による画像形成動作の第２の例を示すタイミングチャート。 エンジン部による画像形成動作の第３の例を示すタイミングチャート。 現像器とトナー量データとの関連付けの第１の例を示す図。 現像器とトナー量データとの関連付けの第２の例を示す図。

符号の説明

４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…現像器、 １０…エンジンコントローラ（制御手段）、 １１…メインコントローラ（データ処理手段）、 １０７…ＲＡＭ（記憶手段）、 ２００…トナーカウンタ、 ＥＧ…エンジン部（像形成手段）

Claims (8)

1. 同一色のトナーを貯留する複数の現像器を有する像形成手段と、
   前記像形成手段に形成させる画像に関するジョブデータを作成するデータ処理手段と、
   前記ジョブデータに基づき前記像形成手段の動作を制御する制御手段と
   を備え、
   前記データ処理手段は、形成すべき画像の内容に関する画像データおよび当該画像の形成に必要なトナー量に関連するトナー量データを含む前記ジョブデータを、使用する現像器を特定せずに前記制御手段に送信する一方、
   前記制御手段は、前記ジョブデータを受信し、前記複数の現像器のうち１つを選択使用して当該ジョブデータに含まれる前記画像データに対応する画像を形成するとともに、各現像器ごとのトナー消費量を、当該現像器を使用して形成した画像に対応する前記トナー量データに基づき算出する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 同一色のトナーを貯留する複数の現像器を有する像形成手段と、
   前記像形成手段に形成させる画像に関するジョブデータを作成するデータ処理手段と、
   前記ジョブデータに基づき前記像形成手段の動作を制御する制御手段と
   を備え、
   前記データ処理手段は、形成すべき画像の内容に関する画像データおよび当該画像の形成に必要なトナー量に関連するトナー量データを含む前記ジョブデータを、使用する現像器を特定せずに前記制御手段に送信する一方、
   前記制御手段は、前記ジョブデータを受信し、前記複数の現像器のうち１つを選択使用して当該ジョブデータに含まれる前記画像データに対応する画像を形成するとともに、各画像に対応する前記トナー量データを、当該画像の形成に使用した現像器ごとに集計して各現像器ごとのトナー消費量を算出する
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記各現像器それぞれのトナー消費量またはトナー残量を個別に記憶する記憶手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記ジョブデータに基づく画像形成を前記像形成手段に行わせたときには、形成した画像に対応する前記トナー量データに基づいて、当該画像形成において使用された各現像器からのトナー消費量を算出し、その算出結果を前記記憶手段に記憶されたトナー消費量に加算または前記記憶手段に記憶されたトナー残量から減算した値を前記記憶手段に更新記憶させる請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記データ処理手段は、画像１ページ分の前記画像データおよび当該ページに対応する前記トナー量データを含む前記ジョブデータを前記制御手段に送信する一方、
   前記制御手段は、受信した１ページ分の前記トナー量データと、当該ページの画像形成に使用した現像器とを関連付けるとともに、各現像器ごとに、当該現像器に関連付けられた前記トナー量データに基づいてトナー消費量を算出する請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記データ処理手段は、複数ページの画像に対応する前記ジョブデータを作成する際には、どのページに対応するトナー量データであるかを示す識別情報を前記トナー量データに付す一方、
   前記制御手段は、前記識別情報に基づいて前記トナー量データと前記現像器との関連付けを行う請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、複数ページの画像に対応する前記ジョブデータを前記データ処理手段から受信したときには、該複数ページの画像のうち第Ｎ（Ｎは自然数）ページの画像の形成に使用した現像器と、第Ｎ番目に受信した前記トナー量データとを関連付ける請求項４に記載の画像形成装置。
7. 前記データ処理手段は、前記ジョブデータとして、１ページ分の前記画像データと、当該ページに対応する前記トナー量データとをこの順番で前記制御手段に送信する一方、
   前記制御手段は、第１のページに対応する画像データを受信後、第２のページに対応する画像データを受信する前に受信したトナー量データと、前記第１のページの画像を形成する現像器とを関連付ける請求項４に記載の画像形成装置。
8. 同一色のトナーを貯留する複数の現像器を有する画像形成装置における画像形成方法において、
   形成すべき画像の内容に関する画像データおよび当該画像の形成に必要なトナー量に関連するトナー量データを作成する工程と、
   前記複数の現像器のうち１つを選択し、該現像器を用いて前記画像データに対応する画像を形成する工程と、
   各現像器ごとのトナー消費量を、当該現像器を使用して形成した画像に対応する前記トナー量データに基づき算出する工程と
   を備えることを特徴とする画像形成方法。

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