JP2009258742A

JP2009258742A - トナーカートリッジ寿命管理装置、画像形成装置及びトナーカートリッジ寿命管理方法

Info

Publication number: JP2009258742A
Application number: JP2009135945A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Okamura; 岳彦岡村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-06-05
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2009-11-05

Abstract

【課題】トナーカートリッジの寿命管理を行う際に、トナー残量の表示を安価で、しかもユーザに見やすい構成としたトナーカートリッジ寿命管理装置と方法。
【解決手段】図１は、本発明によりトナー残量表示を行う例の説明図である。図１（ａ）は大容量トナーカートリッジに対応し、図１（ｂ）は小容量トナーカートリッジに対応している。図１（ａ）において、Ｄ４はトナーカウント値の最大値（初期値）で、この場合のトナー残量表示は１００％である。Ｄ３はトナーカウント値のニアエンド値、Ｄ２はトナーカウント値のエンド値、Ｄ１はトナーカウント値のエンドエンド値である。図１（ａ）の例では、ニアエンド値Ｄ３はトナー残量表示で２０％としている。図１（ｂ）の小容量トナーカートリッジにおいてもトナー残量は同一目盛りで表示される。
【選択図】図１

Description

この発明は、トナーカートリッジの寿命管理を行う際に、トナー残量の表示を安価で、しかもユーザに見やすい構成としたトナーカートリッジ寿命管理装置および方法と画像形成装置に関するものである。

トナーを使用して画像を形成する画像形成装置においては、トナー補給などのメンテナンスや画質の維持などの理由で、トナーの消費量または残量を確認し、トナーカートリッジの寿命を管理する必要がある。本件出願人は、簡単な構成で精度よくトナーの消費量を求めることのできるトナー消費量検出方法および装置をすでに開示している（特許文献１参照）。

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。

このような画像形成装置においては、画像形成が繰り返されることにより、トナーカートリッジに充填されているトナーが消費されて徐々に減少する。トナーカートリッジに充填されているトナー量があるレベル（所定値）よりも少なくなると、「トナーカートリッジを交換して下さい」などのメッセージが画像形成装置の表示部に表示され、ユーザに注意を促している。

ユーザとしては、資源を有効に利用するとの観点からも、トナー残量を正確に把握して適性な時期にトナーカートリッジの交換を行いたいという要請がある。前記特許文献１に記載の発明においては、印刷ドット列の配列パターンを３種類に分けて、１頁単位あるジョブ期間におけるトナー消費量を、前記印刷ドット列の配列パターンに基づいて求めることが開示されている。しかしながら、トナーカートリッジ内に収納されているトナー残量がどれだけになっていて、トナーカートリッジの交換はどの時点で行うのかを判断する構成については記載されていない。

これに対して、特許文献２には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、個別にトナー残量を表示する技術が開示されている。すなわち、特許文献２には大容量カートリッジに対応したトナー残量表示用のゲージ４３と、小容量カートリッジに対応したトナー残量表示用のゲージ４４を設けることが記載されている。この例では、トナー残量は絶対値（アナログ値）で表示している。このため、ユーザはトナー残量の現在値を視覚により判断することができる。

特開２００２−１７４９２９号公報特開２００１−８３８４６号公報

このように、特許文献２に記載されている技術は、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個別にトナー残量を表示するゲージを設けている。このため、トナー残量の表示機構のコストが高くなるという問題があった。また、小容量カートリッジは大容量カートリッジよりもトナー残量が縮小されて表示されたり、色が変えられて表示される。または、ゲージの変化幅が相違するなどのように、両者の表示の形態が変わるためユーザにとっても読みとりにくいという問題があった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、トナーカートリッジの寿命管理を行う際に、トナー残量の表示を安価で、しかもユーザに見やすい構成とした、トナーカートリッジ寿命管理装置および方法と画像形成装置の提供を目的とする。

この発明のトナーカートリッジ寿命管理装置は、複数色に対応したトナーがそれぞれ充填されたトナーカートリッジを具備するロータリー現像ユニットと、記録媒体に画像形成を行うことで消費される各色のトナーの量を求めるトナーカウンタと、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が所定値に到達したときに当該トナーカートリッジの交換時期と判定する判定手段と、トナー残量を表示する表示手段とを備えたトナーカートリッジ寿命管理装置において、前記ロータリー現像ユニットには、同色でトナー容量が異なる複数のトナーカートリッジを交換して装着可能であり、前記表示手段には、前記トナー容量が異なる複数のトナーカートリッジのトナー残量を同一の目盛りで表示すると共に、トナー残量のニアエンド値を前記複数のトナーカートリッジについて同一割合で表示し、かつ、トナー残量のエンド値は同一の数値で判定することを特徴とする。このように、異なる容量の複数のトナーカートリッジについてトナー残量を同一目盛りで表示しているので、トナー残量機構の構成を安価で、しかもユーザに見やすい構成とすることができる。また、トナー残量のニアエンド値を前記複数のトナーカートリッジについて同一割合で表示している。このため、新規にトナーカートリッジを装着してからトナー残量がニアエンド値に到達するまではトナーカートリッジのトナー容量に拘わらずユーザは混乱なくトナー残量を把握することができる。さらに、トナー残量のエンド値は前記複数のトナーカートリッジについて同一の数値で判定されるので、ユーザはトナー容量の大小に拘わらず該当のトナーカートリッジがエンド値に到達したことを明確に認識できる。したがって、画像形成を続行することによってトナー残量不足による画像のかすれなどの画像劣化の発生を防止することができる。なお、トナー残量が所定値に到達したか否かによりトナーカートリッジの交換時期を精度良く判定するので、適正なトナーカートリッジの寿命管理を行うことができる。

また、本発明の画像形成装置は、複数色に対応したトナーがそれぞれ充填されたトナーカートリッジを具備するロータリー現像ユニットと、記録媒体に画像形成を行う際の現像ローラ駆動時間をカウントする手段と、現像ローラ駆動時間の残量が所定値に到達したときに当該トナーカートリッジの交換時期と判定する判定手段と、現像ローラ駆動時間の残量を表示する表示手段とを備えたトナーカートリッジ寿命管理装置において、前記ロータリー現像ユニットには、同色で異なるトナー容量の複数のトナーカートリッジを交換して装着可能であり、前記表示手段には、前記トナー容量が異なる複数のトナーカートリッジについて現像ローラ駆動時間の残量を同一の目盛りで表示すると共に、現像ローラ駆動時間の残量のニアエンド値を前記複数のトナーカートリッジについて同一割合で表示し、かつ、現像ローラ駆動時間の残量のエンド値は前記複数のトナーカートリッジで同一の数値で判定することを特徴とする。このように、トナー容量が異なる複数のトナーカートリッジにおける現像ローラ駆動時間の残量を同一目盛りで表示しているので、現像ローラ駆動時間の残量の表示機構を安価で、しかもユーザに見やすい構成とすることができる。また、現像ローラ駆動時間の残量のニアエンド値を前記複数のトナーカートリッジについて同一割合で表示しているので、新規にトナーカートリッジを装着してから現像ローラ駆動時間の残量がニアエンド値に到達するまでは、トナーカートリッジの現像ローラ駆動時間の大きさ（最大値）に拘わらずユーザは混乱なく現像ローラ駆動時間の残量を把握することができる。さらに、現像ローラ駆動時間の残量のエンド値は前記複数のトナーカートリッジについて同一の数値で判定されるので、ユーザはトナー容量の大小に拘わらず該当のトナーカートリッジがエンド値に到達したことを明確に認識できる。したがって、画像形成を続行することによって現像ローラ駆動時間の残量不足による画像のかすれなどの画像劣化の発生を防止することができる。なお、現像ローラ駆動時間の残量が所定値に到達したか否かによりトナーカートリッジの交換時期を精度良く判定するので、適正なトナーカートリッジの寿命管理を行うことができる。

また、本発明は、前記トナーカートリッジに充填されたトナー量に対応して設定されたトナーカウンタカウント値の初期値を予め記憶手段に記憶しておき、前記初期値からトナーカウンタカウント値を減算してトナー残量を演算することを特徴とする。このように、固定された初期値からトナー消費量をその都度減算しているので、現時点でのトナー残量を正確に把握することができる。

また、本発明は、前記現像ローラ駆動時間の初期値と最大値を記憶する記憶手段を設けると共に、前記初期値に現像ローラ駆動時間を累積して加算し、前記最大値から累積の現像ローラ駆動時間を減算して、現像ローラ駆動時間の残量を求める演算手段を設けることを特徴とする。このように、固定された初期値に現像ローラ駆動時間をその都度累積し最大値から減算しているので、現時点での現像ローラ駆動時間の残量を正確に把握することができる。

また、本発明は、前記記憶手段をトナーカートリッジに設けたことを特徴とする。このため、ユーザが大容量カートリッジを使用して記録媒体に画像形成を行った後に小容量カートリッジに入れ替えて画像形成を行い、再度大容量カートリッジを入れ替えた場合に対応できる。すなわち、前記記憶手段は、前記小容量カートリッジの交換前の大容量カートリッジに対応したトナー残量を記憶している。このように、容量の異なるトナーカートリッジを寿命到達前に途中で入れ替えた場合でも精度良く寿命管理を行うことができる。

また、本発明は、前記所定値は、トナー残量または現像ローラ駆動時間が多い順に設定される、ニアエンド値、エンド値、エンドエンド値のいずれかとすることを特徴とする。このように、トナーカートリッジの交換時期を判定するためのトナー残量所定値を、トナー残量に応じて３段階に設定している。このため、トナーカートリッジの交換時期をきめ細かに判定し報知することができるので、ユーザに対する利便性が向上する。

また、前記所定値は、ブラック（黒）のニアエンド値が他色よりも小さな値に設定されていることを特徴とする。画像形成においては、各色でシート（記録媒体）に画像形成する際に、印字部領域の大きさ、非画像領域へのトナー付着量（オフセット）などの特性の関係で、黒色が他色よりもトナー消費量が多くなることから、トナー残量は各色で同じにはならない。このように、ブラック（黒）のニアエンド値を他色のニアエンド値よりも小さな値に設定しているので、同量のシートに画像形成する際に、実情に合わせてニアエンド値に到達するまでにブラック（黒）のトナー消費量を大きくすることができる。

また、前記所定値は、記録媒体に形成される画像の割合の画占率により異なる値としたことを特徴とする。トナー消費量は、シートの画像形成領域の大きさ（画占率）により定められる。すなわち、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、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。

前記トナーカートリッジは、多数の記録媒体に画像を形成する大容量トナーカートリッジと、少数の記録媒体に画像を形成する小容量トナーカートリッジの複数のトナーカートリッジを交換して使用するものであって、前記所定値は、複数のトナーカートリッジで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。

また、本発明のトナーカートリッジ寿命管理方法は、複数色に対応したトナーがそれぞれ充填されたトナーカートリッジを具備するロータリー現像ユニットにより、記録媒体に画像形成を行うことでトナーが消費され、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が所定値に到達したときに、当該トナーカートリッジの交換時期と判定すると共に、トナー残量を表示するトナーカートリッジ寿命管理方法であって、トナー消費に伴うトナーカウンタカウント値を取得する段階と、予め記憶手段に記憶されているトナーカートリッジに充填されたトナーの初期値を読み出す段階と、前記初期値から累積のトナー消費量を減算してトナー残量を求める段階と、同色で異なる容量の複数のトナーカートリッジを交換して装着して画像形成する際に、前記表示手段には、前記異なる容量の複数のトナーカートリッジについてトナー残量を同一の目盛りで表示すると共に、トナー残量のニアエンド値を同一割合で表示する段階と、トナー残量のエンド値は前記複数のトナーカートリッジについて同一の数値で判定する段階とからなることを特徴とする。このように、表示手段には、異なる容量の複数のトナーカートリッジについてトナー残量を同一の目盛りで表示し、ニアエンド値を前記複数のトナーカートリッジで同一割合で表示し、かつ、トナー残量のエンド値は前記複数のトナーカートリッジで同一の数値で判定しているので、内部処理が簡単に行える。また、正確に累積のトナー消費量が求められ、精度の良いトナーカートリッジ寿命管理を行うことができる。

また、本発明のトナーカートリッジ寿命管理方法は、複数色に対応したトナーがそれぞれ充填されたトナーカートリッジを具備するロータリー現像ユニットにより記録媒体に画像形成を行い、累積の現像ローラ駆動時間をカウントし、現像ローラ駆動時間の残量が所定値に到達したときに、当該トナーカートリッジの交換時期と判定すると共に、現像ローラ駆動時間の残量を表示するトナーカートリッジ寿命管理方法であって、現像ローラ駆動時間を取得する段階と、予め記憶手段に記憶されている現像ローラ駆動時間の初期値と最大値を読み出す段階と、前記初期値に現像ローラ駆動時間を累積して加算し、前記最大値から累積加算値を減算し現像ローラ駆動時間の残量を求める段階と、同色でトナー容量が異なる複数のトナーカートリッジを交換して装着して画像形成する際に、前記表示手段には、前記トナー容量が異なる複数のトナーカートリッジについて現像ローラ駆動時間の残量を同一の目盛りで表示すると共に、現像ローラ駆動時間の残量のニアエンド値を同一割合で表示する段階と、現像ローラ駆動時間の残量のエンド値は前記複数のトナーカートリッジについて同一の数値で判定する段階とからなることを特徴とする。このように、表示手段には、異なる容量の複数のトナーカートリッジを使用する際に、現像ローラ駆動時間の残量を同一の目盛りで表示し、ニアエンド値を前記複数のトナーカートリッジについて同一割合で表示し、かつ、トナー残量のエンド値は前記複数のトナーカートリッジで同一の数値で判定しているので、内部処理が簡単に行える。また、正確に累積のトナー消費量が求められ、精度の良いトナーカートリッジ寿命管理を行うことができる。

また、前記所定値はトナー残量のニアエンド値であって、前記トナー消費量が前記所定値に到達した場合に、その旨を報知する段階を含むことを特徴とする。このため、ユーザはトナー残量がニアエンド値に到達したことを的確に把握することができトナーカートリッジ交換の準備をすることができる。

また、本発明の画像形成装置は、前記請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のトナーカートリッジ寿命管理装置と、静電潜像を担持可能に構成された像担持体とを備え、前記ロータリー現像ユニットは、前記複数のトナーカートリッジに収納されたトナーをその表面に担持するとともに、所定の回転方向に回転することによって異なる色のトナーを順次前記像担持体との対向位置に搬送し、前記像担持体と前記ロータリー現像ユニットとの間に現像バイアスを印加して、前記トナーを前記ロータリー現像ユニットから前記像担持体に移動させることで、前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成することを特徴とする。このため、ロータリー現像ユニットを用いて複数色のトナーで記録媒体に画像形成を行う画像形成装置において、トナー残量または現像ローラ駆動時間の残量をユーザにみやすく表示させることができる。また、画像形成の実態に即して精度良くトナーカートリッジの寿命管理を行うことができる。

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、トナー残量または現像ローラ駆動時間の残量をユーザにみやすく表示させることができる。また、精度良くトナーカートリッジの寿命管理を行うことができる。

この発明の一実施形態を示す説明図である。この発明の一実施形態を示す説明図である。この発明の一実施形態を示す説明図である。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。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。カウント値を設定するテーブルの例を示す説明図である。本発明の処理手順を示すフローチャートである。画像形成装置の一例を示す縦断側面図である。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９を部分的に拡大して示すブロック図である。

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。

本発明の画像形成装置では、ユーザからの画像形成要求に応じて、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ１１に与えられる。この際に、メインコントローラ１１からエンジンコントローラ１０に指令信号が送信される。この指令信号に応じてエンジンコントローラ１０がエンジン部ＥＧの各部を制御して、シートＳ（記録媒体）に画像信号に対応する画像を形成する。

このエンジン部ＥＧでは、「像担持体」として機能する感光体２が図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。

そして、この帯電ユニット３によって帯電された感光体２の外周面に向けて露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、露光制御部１０２から与えられる制御指令に応じて光ビームＬを感光体２上に露光して、画像信号に対応する静電潜像を形成する。露光ユニット６には、レンズ、ミラーなどの適宜の光学素子が設けられている。

ホストコンピュータなどの外部装置より、インターフェース１１２を介してメインコントローラ１１のＣＰＵ１１１に画像信号が与えられると、エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１が露光制御部１０２に対し所定のタイミングで画像信号に対応した制御信号を出力する。この制御信号に応じて露光ユニット６から光ビームＬが感光体２上に照射されて、画像信号に対応する静電潜像が感光体２上に形成される。

こうして、感光体２上に形成された静電潜像は、ロータリー現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、ロータリー現像ユニット４は、軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、図示を省略する回転駆動部が設けられている。ロータリー現像ユニット４には、各色用の現像器が設けられており、各現像器には現像ローラが取付けられている。

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）。

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。

この現像位置では、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。

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。

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。

さらに、中間転写ベルト７１を挟んでローラ７３と対向する位置には、該ベルト７１表面に対して図示を省略した電磁クラッチにより、当接・離間移動可能に構成された二次転写ローラ７８が設けられている。カラー画像をシートＳに転写する場合には、感光体２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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（登録商標））、ＥＥＰＲＯＭなどを用いることができる。

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に示すように表示部１２が設けられている。そして、必要に応じＣＰＵ１１１から与えられる制御指令に応じて所定のメッセージを表示することで、必要な情報をユーザに対し報知する。例えば、装置の故障や紙詰まり等の異常が発生したときにはその旨をユーザに知らせるメッセージを表示する。また、いずれかの現像器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、当該現像器の交換を促すメッセージを表示する。

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。

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（登録商標）（ＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＲａｍｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ：強誘電体メモリ）を用いても良い。

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（ロータリー現像ユニット）に、トナー収容量が多い大容量のトナーカートリッジと、トナー収容量が少ない小容量のトナーカートリッジの２種類の異なる容量のトナーカートリッジを交換して装着できる機種が開発されている。このような場合には、大容量または小容量のトナーカートリッジのトナー収容量に応じてその寿命が相違する。

図４は、本発明によるトナーカートリッジ寿命管理の基本的原理を示す特性図である。図４において、横軸にはトナーカウンタカウント値を設定する。また、縦軸には、現像ローラ駆動時間（累積値ｓｅｃ）を設定する。横軸のトナーカウンタカウント値は、一例として、Ａ４用紙換算で６０００枚の画像形成用大容量トナーカートリッジは、初期値（トナー満杯量）、すなわち最大値を１３０００万に設定する。

また、同一装置に装着されるＡ４用紙換算で２０００枚の画像形成用小容量トナーカートリッジにおいては、トナーカウンタのカウント値は最大値を５００万に設定する。本発明においては、このような大容量トナーカートリッジまたは小容量トナーカートリッジのいずれを使用する場合でも、適切なトナーカートリッジの寿命管理を行い、ユーザがみやすい構成としたトナー残量の表示を行うことができる。

縦軸の現像ローラ駆動時間は、前記大容量トナーカートリッジは、例えば最大値を１２０００ｓｅｃに設定する。また、小容量トナーカートリッジにおいては、現像ローラ駆動時間は例えば最大値を４０００ｓｅｃに設定する。トナーカートリッジの寿命は、横軸に設定されたトナーカウンタカウント値と、縦軸に設定された現像ローラ駆動時間のいずれかのパラメータが、規定値に達したかどうかで判定される。すなわち、トナーカートリッジの寿命判定は、トナーカウンタカウント値と現像ローラ駆動時間のいずれかが、予め規定されている所定値に到達したかどうかの論理和の判定により行われる。

本発明においては、このようなトナーカートリッジの寿命判定の際に、トナー残量（または現像ローラ駆動時間の残量、以下トナー残量の例で説明する）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）ニアエンドのレベル、（２）エンドのレベル、（３）エンドエンドのレベルを設定する。初期値から、トナーの残量が減少して（１）ニアエンドのレベルに達すると、「トナー残量が少なくなりました」、または「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。

また、トナーの残量が（１）ニアエンドのレベルからさらに低下して、（２）エンドのレベルに達すると「トナーカートリッジを交換して下さい」などのオペレーションコール（オペコール）を表示部に表示する。前記オペコールをシート１枚に画像形成する毎に表示して、連続した画像形成ができなくする機能を付与することもできる。

更にトナーの残量が減少して、（３）エンドエンドのレベルに達した場合には、表示部のオペコールは前記エンドの場合と同様に「トナーカートリッジを交換して下さい」のメッセージが表示される。また、シートには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４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。

図４において、破線Ｒはニアエンドのレベル、一点鎖線Ｓはエンドのレベル、実線Ｔはエンドエンドのレベルを示している。横軸のトナーカウンタカウント値は、最大値Ａ３、ニアエンドＡ２、エンドＡ１の数値に設定されている。また、縦軸の現像ローラ駆動時間は、最大値Ｂ３、エンドＢ２、ニアエンドＢ１の数値に設定されている。

トナーカウンタカウント値は、画像が形成される記録紙（シート）の枚数と、シートの画像形成領域の大きさ（画占率）により規定される。すなわち、シートに形成された全体の画像量によりトナーカウンタカウント値は変動する。図４において、Ｕは画占率１％、Ｖは画占率５％、Ｗは画占率２０％の特性を示している。なお、特性Ｕは１ジョブあたりＡ４シート４枚の画像形成を行い、他のＶ、Ｗの特性では１ジョブあたりＡ４シート１枚の画像形成を行うものとする。図４から、画占率が高いほどトナーカウンタカウント値が増大していき、トナー残量が少なくなることがわかる。

図４の例では、ニアエンドＡ２に達するのは、画占率１％の特性Ｕではシート６４００枚（Ｕａ）、画占率５％の特性Ｖではシート４８００枚（Ｖａ）、画占率２０％の特性Ｗではシート１２００枚（Ｗａ）である。また、エンドＡ１に達するのは、画占率１％の特性Ｕではシート８０００枚（Ｕｂ）、画占率５％の特性Ｖではシート６０００枚（Ｖｂ）、画占率２０％の特性Ｗではシート１５００枚（Ｗｂ）である。さらに、エンドエンド値に達するのは、特性Ｕではシート９０９０枚（Ｕｃ）、特性Ｖではシート６８００枚（Ｖｃ）、特性Ｗではシート１７００枚（Ｗｃ）である。

このように、図４の例では画占率１％の特性Ｕにおいては、ニアエンドＡ２とエンドＡ１間では６４００枚（Ｕａ）と８０００枚（Ｕｂ）で、２０％の差が存在している。また、エンドＡ１とエンドエンド間では、８０００枚（Ｕｂ）と９０９０枚（Ｕｃ）で１０９０枚の差が存在している。さらに、画占率５％の特性Ｖにおいては、ニアエンドＡ２とエンドＡ１間では４８００枚（Ｖａ）と６０００枚（Ｖｂ）で、２０％の差が存在している。また、エンドＡ１とエンドエンド間では、６０００枚（Ｖｂ）と６８００枚（Ｖｃ）で８００枚の差が存在している。

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。このことは、画占率が小さい場合であっても現像ローラの回転によりトナーカートリッジ内に充填されたトナーは劣化が促進されるので、トナー消費量は少ないにも拘わらず現像ローラ駆動時間からみた寿命が進行することを示している。

前記のように、トナーカートリッジの寿命判定は、トナーカウンタカウント値、または、現像ローラ駆動時間が所定レベルに達したかどうかにより行うことができる。本発明においては、トナーカートリッジの寿命判定をする際に、大容量用のトナーカートリッジを用いた場合でも、また、小容量のトナーカートリッジを用いた場合のいずれの場合でも、トナー残量の表示をユーザがみやすい構成としている。以下、本発明の表示部の構成について説明する。

図５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５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。

図５の例では、トナー残量として標準値と、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５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。

横軸には、図４と同様の最大値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。この実施形態においては、トナー残量のニアエンド値を判定する際のトナーカウンタカウント値を各色毎にどのように設定するか、画像形成の実情に即して設定している。

図６は、トナー残量のニアエンド値を設定するトナーカウンタカウント値のテーブルの例を示す説明図である。このようなテーブルは、例えば図９のメモリ（ＦＲＡＭ（登録商標））１０７に格納される。図６において、「種類」の欄はトナーカートリッジの容量を示すもので、例えばＰａは大容量トナーカートリッジ、Ｐｂは小容量トナーカートリッジである。「色」の欄は、前記イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の区別を設定している。「カウント値」の欄は、各色の前記トナー残量のニアエンド値が設定されている。

図６の例では、トナーカートリッジＰａのＹ、Ｃ、Ｍ各色のトナー残量のニアエンド値はそれぞれａ₁で等しく設定されており、Ｋのトナー残量のニアエンド値はａ₂である。また、トナーカートリッジＰｂのＹ、Ｃ、Ｍ各色のトナー残量のニアエンド値はａ₃でそれぞれ等しく設定されている。ａ₁とａ₂の大小関係は、ａ₁＞ａ₂である。なお、ａ₃はａ₂よりも小さい数値で設定される。

本発明においては、図８に示したようなロータリ現像ユニット４を用いる画像形成装置により、各色でシート（記録媒体）に画像形成する際に、各色毎の特性を考慮して前記トナー残量のニアエンド値を設定している。すなわち、この特性には、印字部領域の大きさ、非画像領域へのトナー付着量（オフセット）などが含まれる。

前記のような特性を考慮すると、同数のシートに画像形成する際にブラック（Ｋ）のトナー消費量が多くなることから、トナー残量は各色で同じにはならない。このため、図６の例では、ブラック（Ｋ）のトナー残量のニアエンド値を他の色よりも少ない数値に設定して、すなわち、寿命カウント値を他色よりも大きく設定して、トナー消費量の実態に合わせている。

このように、本発明においては、ブラック（Ｋ）のニアエンド値を他色のニアエンド値とは異なる値に設定している。このため、シートに画像形成すことにより、各色のトナー消費量が増大していく際に、その実情に適合した精度の高いトナーカートリッジ寿命管理を行うことが可能となる。

図１は、本発明の実施形態を示す説明図である。図１は、横軸に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１（ａ）は大容量トナーカートリッジに対応し、図１（ｂ）は小容量トナーカートリッジに対応している。図１（ａ）において、Ｄ４はトナーカウント値の最大値（初期値）で、この場合のトナー残量表示は１００％である。

Ｄ３はトナーカウント値のニアエンド値、Ｄ２はトナーカウント値のエンド値、Ｄ１はトナーカウント値のエンドエンド値である。図１（ａ）の例では、ニアエンド値Ｄ３はトナー残量表示で２０％としている。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。

図１（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１（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うものである。

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の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。なお、後述するように、本発明においてはトナー容量が異なるトナーカートリッジを使用した際に、トナー残量を同一の目盛りで表示すると共に、ニアエンド値を前記複数のトナーカートリッジで同一割合で表示し、かつ、トナー残量のエンド値は前記複数のトナーカートリッジで同一の数値で表示している。このため、トナー容量が異なるトナーカートリッジ毎に演算処理を変更する必要がないので内部処理を迅速に行うことができる。

図２は、本発明の他の実施形態を示す説明図である。図２は横軸に累積の現像ローラ駆動時間（ｓｅｃ）を示し、縦軸に現像ローラ駆動時間の残量表示（％）を示している。図２（ａ）は大容量トナーカートリッジに対応し、図２（ｂ）は小容量トナーカートリッジに対応している。図２（ａ）において、Ｆ４は現像ローラ駆動時間の残量の初期値、Ｆ３はそのニアエンド値、Ｆ２はエンド値、Ｅ１はエンドエンド値である。図２（ａ）の例でも、ニアエンド値Ｆ３は現像ローラ駆動時間の残量表示を２０（％）としている。

すなわち、本発明の実施形態では、トナーカウント値、および現像ローラ駆動時間のいずれのパラメータを用いた場合でも、トナー残量のニアエンド値の表示は２０％で同じ割合としている。このため、ユーザに対して前記パラメータが相違することにより、ニアエンド値に対応するトナー残量表示の割合が変わることによる混乱を避けることができる。

図２（ｂ）において、Ｇ４は現像ローラ駆動時間の残量の初期値、Ｇ３はそのニアエンド値、Ｇ２はエンド値、Ｇ１はエンドエンド値である。図２（ｂ）の例でも、ニアエンド値Ｇ３はトナー残量表示を２０（％）としている。したがって、現像ローラ駆動時間をパラメータとしてトナー残量を表示する場合においても、トナー容量が大小異なるトナーカートリッジを用いた際に、同一の目盛りでトナー残量表示を行っている。

図３は、本発明の実施形態を示す説明図である。図３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うと共に、図１、図２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。すなわち、表示部１２はトナー残量や現像ローラ駆動時間の残量表示手段として機能している。

エンジンコントローラ１０には、ＣＰＵ１０１とＦＲＡＭ（登録商標）１０７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（図９のメモリ９１〜９４）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付設されており、トナーカウンタカウント値の初期値と現像ローラ駆動時間の初期値と最大値（残量の初期値に相当する）、および現在のトナー残量と現像ローラ駆動時間の残量が記憶されている。

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う場合がある。このような場合でも、大容量カートリッジに対応したトナー残量（現像ローラ駆動時間の残量）は、前記小容量カートリッジと交換する前の値がメモリ（記憶手段）に保存されている。したがって、容量の異なるトナーカートリッジを寿命到達前に途中で入れ替えた場合でも、トナー残量（現像ローラ駆動時間の残量）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。

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（２０８）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。

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。または、累積の現像ローラ駆動時間を初期値に加算して最大値から減算し、現在の現像ローラ駆動時間の残量情報を更新する。このような更新されたトナー残量または現像ローラ駆動時間の残量情報はＦＲＡＭ（登録商標）１０７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、ＦＲＡＭ（登録商標）１０７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または現像ローラ駆動時間の残量が記憶される。

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にソフトウェアまたはハードウェアで構成されている。

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（登録商標））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。

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（登録商標））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。

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求め、この結果をメモリ（ＦＲＡＭ（登録商標））１０７に記憶させる。また、トナー残量の情報はメインコントローラ１１にも送信される。なお、図示を省略しているが、エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１には、現像ローラが動作しているときにその駆動時間について計時するタイマの信号が入力される。前記現像ローラ駆動時間は、ジョブ毎に累積されてメモリ（ＦＲＡＭ（登録商標））１０７に記憶される。

また、ＦＲＡＭ（登録商標）１０７には、現像ローラ駆動時間の初期値（０）と最大値が記憶されており、これらの初期値（０）および最大値の記憶手段として機能している。ＣＰＵ１０１は、前記のようにタイマまたはプログラムタイマで計時したトナーカートリッジ駆動時間をカウンタ２１０（図１０）に送信し、累積のトナーカートリッジ駆動時間をカウントする。演算回路２０６は、カウンタ２１０でカウントされたトナーカートリッジの現像ローラ駆動時間の累積値を取得する。この現像ローラ駆動時間の累積値はＣＰＵ１０１に送信される。ＣＰＵ１０１は、ＦＲＡＭ（登録商標）１０７から読み出した現像ローラ駆動時間の初期値に累積値を加算する。また、ＦＲＡＭ（登録商標）１０７から読み出した最大値から前記の累積加算値を減算し、現像ローラ駆動時間の残量を演算する。得られた現像ローラ駆動時間の残量をメモリ（ＦＲＡＭ（登録商標））１０７に記憶させる。すなわち、ＣＰＵ１０１は、現像ローラ駆動時間の残量を求める演算手段として機能している。

したがって、メモリ（ＦＲＡＭ（登録商標））１０７には、現像ローラ駆動時間が初期値から順次累積されて記憶されている。ＣＰＵ１０１は現在の累積駆動時間からその残量を求めてトナーカートリッジの寿命判定を行う。そして、当該駆動時間が前記ニアエンド値に到達するとカートリッジ交換の時期が近い旨のメッセージを表示部に表示している。

次に、本発明の実施形態におけるトナー残量（現像ローラ駆動時間の残量、以下駆動時間残量と略記）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、または現像ローラ駆動時間からトナー残量または現像ローラ駆動時間の残量を求める。したがって、ＣＰＵ１０１は、トナー残量（駆動時間残量）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１、図２で説明したように、例えば２０％の割合とする。

ニアエンド値とエンドエンド値の間には、エンド値Ｈが設定される。メインコントローラ１１には、前記のようにエンジンコントローラ１０からトナー残量（駆動時間残量）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（駆動時間残量）を表示する。この際に、表示部ではトナー残量（駆動時間残量）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。

すなわち、エンジンコントローラ１０におけるトナー残量（駆動時間残量）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（駆動時間残量）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（駆動時間残量）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（駆動時間残量）がエンドエンド値に到達しても変化しない。なお、（ｕ）、（ｖ）では、簡単のため、トナー残量の表示例のみを示している。ユーザとしては、トナー残量（駆動時間残量）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（駆動時間残量）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。

ここで、トナー残量（駆動時間残量）のエンド値の表示について、さらに説明する。前記のように、表示部１２には、トナーカートリッジのトナー容量に拘わらず、トナー残量（駆動時間残量）を同一の目盛りで表示すると共に、トナー残量（駆動時間残量）のニアエンド値を同一割合、例えば２０％で表示している。このように、新規にトナーカートリッジを装着してからトナー残量（駆動時間残量）がニアエンド値に到達するまでは、トナーカートリッジのトナー容量（現像ローラ駆動時間の最大値）に拘わらず同一割合で表示しているので、ユーザは混乱なくトナー残量（駆動時間残量）を把握することができる。

また、トナー容量または現像ローラ駆動時間の最大値を１００％としたときに、エンド値については、０％の割合で表示している。しかしながら、エンジンコントローラにおいては、前記のように０％の割合はエンドエンド値を設定している。したがって、ニアエンド値とエンドエンド値との間にあるエンド値Ｈは、エンジンコントローラからみた場合には、その割合は最大値に対してある大きさ（例えば１０％）を持つことになる。

本発明においては、エンド値がエンジンコントローラとメインコントローラで異なる情報を保有することになるとユーザが混乱するので、トナー残量（駆動時間残量）のエンド値は、前記複数のトナーカートリッジで同一の数値でメインコントローラに報知することにしている。すなわち、エンド値Ｈは、トナーカートリッジの大小の種類に拘わらず有意の数値に設定し、エンジンコントローラでエンド値Ｈを判定したときにメインコントローラに報知する。エンド値Ｈの数値は、例えばトナー残量であれば小容量トナーカートリッジの初期値５００万の１０％程度、５０万程度に設定する。

このように、トナー残量（駆動時間残量）のニアエンド値を前記複数のトナーカートリッジで同一割合で表示しているので、ユーザは混乱なくトナー残量を把握することができる。また、トナー残量（駆動時間残量）のエンド値は前記複数のトナーカートリッジで同一の数値で表示しているので、ユーザはトナー容量の大小に拘わらず該当のトナーカートリッジがエンド値に到達したことを明確に認識できる。このため、画像形成を続行してトナー（現像ローラ駆動時間）の残量不足による画像のかすれなどの画像劣化を防止することができる。

図３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（駆動時間残量）が記憶されると、ＣＰＵ１０１は更新されたトナー残量（駆動時間残量）とニアエンド値と比較し、トナー残量（駆動時間残量）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。

図７は、本発明の実施形態において、トナー残量または現像ローラ駆動時間の残量に基づいてトナーカートリッジの寿命判定処理を行う例を示すフローチャートである。寿命管理は、トナーカートリッジの大小の容量毎、色毎に行う。図７では、トナー残量に基づくトナーカートリッジの寿命判定処理について説明する。図７において、電源オンとして（ステップＳ１）、トナー残量の状態を判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２の判定結果がエンドエンドであれば、エンドエンドに状態遷移する（ステップＳ３）。ここで、状態遷移とは、ある状態からある状態への移り変わりの態様を指すものとする。

ステップＳ２の判定結果がニアエンドであれば、ニアエンドに状態遷移する（ステップＳ４）。ステップＳ２の判定結果がニアエンド未達であれば、ニアエンド未達に状態遷移する（ステップＳ５）。ニアエンド未達状態において、仮に誤動作でトナーニアエンド（警告）の信号が形成されても、「トナーカートリッジの交換が間近です」などのメッセージ表示の信号形成は停止される。また、トナーエンドの際のトナーカートリッジ交換のオペコール報知の信号形成を停止する。

なお、ニアエンド未達状態においては、トナー消費量と現像ローラ駆動時間をカウントしてＦＲＡＭ（登録商標）に記憶させる。ニアエンド未達状態からニアエンドに状態遷移するとニアエンドの動作を行う。この場合には、電源オン時の状態遷移と区別するために二重矢印線で表示している。ニアエンドの動作においては、「トナーカートリッジの交換が間近です」などのメッセージの表示は行うが、トナーカートリッジ交換のオペコールは報知を停止する。

また、ニアエンドの状態では、トナー消費量と現像ローラ駆動時間をカウントしてＦＲＡＭ（登録商標）に記憶させる。なお、ニアエンドの状態からエンドエンドに状態遷移すると、トナーエンドエンドの動作を行う。この場合には、トナーニアエンドに基づくメッセージ信号の形成を停止させ、トナーカートリッジ交換の信号形成を行う。このように、図７においては、トナーカートリッジのトナー残量がニアエンド未達、ニアエンド、エンドエンドのそれぞれの状態にある場合には、当該状態であることを示すフラグが立てられる。したがって、フラグが立てられ状態に対応する信号形成のみを有効とする。それ以外の状態で有効な命令は、受け付けないように処理している。

次に、ニアエンド未達、ニアエンド、エンドエンドのそれぞれの状態にある場合に、トナーカートリッジを新品に交換した場合の処理について説明する。この場合には、当該トナーカートリッジの初期値からトナー残量を減算した余命値をリセットし、初期値の更新などのトナーカートリッジ交換に伴う必要な処理を行う。その後、ステップＳ１の電源オンによるトナーカートリッジ寿命判定を行う。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

これらのカウント値Ｃ１、Ｃ２およびＣ３は、演算回路２０６に入力される。この演算回路２０６には、カウント値Ｃ１、Ｃ２およびＣ３以外に、ＣＰＵ１０１から与えられるオフセット値Ｎｏと、係数テーブル２０７からの出力とが入力される。また、演算回路２０６からの出力は、ＣＰＵ１０１および係数テーブル２０７に入力されている。この係数テーブル２０７には、「重み付け係数」Ｋｘ、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３（下記（１）式）の候補となる複数組の数値が予め記憶されており、演算回路２０６の出力値に応じてそのうちの１組が選択される。

そして、演算回路２０６は、各カウンタ２０３〜２０５から出力されるそれぞれのカウント値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３と、係数テーブル２０７から選択されて出力される重み付け係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３とを乗じるとともにそれらの和を求める。更に、その和と係数Ｋｘとの積に、ＣＰＵ１０１から与えられるオフセット値Ｎｏを加算する。このような演算によって、（１）式に定義するトナー消費量が求められる。（トナー消費量）＝Ｋｘ・（Ｋ１・Ｃ１＋Ｋ２・Ｃ２＋Ｋ３・Ｃ３）＋Ｎｏ…（１）ただし、Ｋｘは各色により異なる色依存係数である。

カウンタ２１０は、タイマまたはプログラムタイマで計時した現像ローラ駆動時間をカウントする。カウントされた結果はカウンタ２１０から演算回路２０６に入力され、累積の現像ローラ駆動時間が演算される。演算回路２０６で演算された累積の現像ローラ駆動時間はＣＰＵ１０１に入力される。ＣＰＵ１０１は、ＦＲＡＭ（登録商標）１０７から読み出した初期値に累積の現像ローラ駆動時間を加算する。また、ＦＲＡＭ（登録商標）１０７から読み出した最大値から累積加算された現像ローラ駆動時間を減算して残量を演算する。このように、ＣＰＵ１０１は現像ローラ駆動時間の残量の演算手段として機能している。

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。

以上説明したように、本発明によれば、ロータリー現像ユニットを用いて複数色のトナーで同量の記録媒体に画像形成を行う画像形成装置において、画像形成の実態に即して精度良くトナーカートリッジの寿命管理を行うことができる。また、中間転写部材を用いる画像形成装置においても、精度良くトナーカートリッジの寿命管理を行うことができる。

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。

さらに、上記実施形態では、装置外部からの画像信号に基づき画像形成動作を実行するプリンタに本発明を適用しているが、ユーザの画像形成要求、例えばコピーボタンの押動に応じて装置内部で画像信号を作成し、その画像信号に基づき画像形成動作を実行する複写機や、通信回線を介して与えられた画像信号に基づき画像形成動作を実行するファクシミリ装置に対しても本発明を適用可能であることはいうまでもない。

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（登録商標））、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。

Claims

複数色に対応したトナーがそれぞれ充填されたトナーカートリッジを具備するロータリー現像ユニットと、記録媒体に画像形成を行うことで消費される各色のトナーの量を求めるトナーカウンタと、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が所定値に到達したときに当該トナーカートリッジの交換時期と判定する判定手段と、トナー残量を表示する表示手段とを備えたトナーカートリッジ寿命管理装置において、
前記ロータリー現像ユニットには、同色で異なるトナー容量の複数のトナーカートリッジを交換して装着可能であり、前記表示手段には、前記複数のトナーカートリッジのトナー残量を同一の目盛りで表示すると共に、トナー残量のニアエンド値を前記複数のトナーカートリッジについて同一割合で表示し、かつ、トナー残量のエンド値は前記複数のトナーカートリッジで同一の数値で判定することを特徴とする、トナーカートリッジ寿命管理装置。
複数色に対応したトナーがそれぞれ充填されたトナーカートリッジを具備するロータリー現像ユニットと、記録媒体に画像形成を行う際の現像ローラ駆動時間をカウントする手段と、現像ローラ駆動時間の残量が所定値に到達したときに当該トナーカートリッジの交換時期と判定する判定手段と、現像ローラ駆動時間の残量を表示する表示手段とを備えたトナーカートリッジ寿命管理装置において、
前記ロータリー現像ユニットには、同色で異なるトナー容量の複数のトナーカートリッジを交換して装着可能であり、前記表示手段には、前記複数のトナーカートリッジについて現像ローラ駆動時間の残量を同一の目盛りで表示すると共に、現像ローラ駆動時間の残量のニアエンド値を前記複数のトナーカートリッジについて同一割合で表示し、かつ、現像ローラ駆動時間の残量のエンド値は同一の数値で判定することを特徴とする、トナーカートリッジ寿命管理装置。
前記トナーカートリッジに充填されたトナー量に対応して設定されたトナーカウンタカウント値の初期値を予め記憶手段に記憶しておき、前記初期値からトナーカウンタカウント値を減算してトナー残量を演算することを特徴とする、請求項１に記載のトナーカートリッジ寿命管理装置。
前記現像ローラ駆動時間の初期値と最大値を記憶する記憶手段を設けると共に、前記初期値に現像ローラ駆動時間を累積して加算し、前記最大値から累積の現像ローラ駆動時間を減算して、現像ローラ駆動時間の残量を求める演算手段を設けることを特徴とする、請求項２に記載のトナーカートリッジ寿命管理装置。
前記記憶手段をトナーカートリッジに設けたことを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のトナーカートリッジ寿命管理装置。
前記所定値は、トナー残量または現像ローラ駆動時間の残量の多い順に設定される、ニアエンド値、エンド値、エンドエンド値のいずれかとすることを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のトナーカートリッジ寿命管理装置。
前記所定値は、ブラック（黒）のニアエンド値が他色よりも小さな値に設定されていることを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のトナーカートリッジ寿命管理装置。
前記所定値は、記録媒体に形成される画像の割合の画占率により異なる値としたことを特徴とする、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のトナーカートリッジ寿命管理装置。
前記複数のトナーカートリッジは、多数の記録媒体に画像を形成する大容量トナーカートリッジと、少数の記録媒体に画像を形成する小容量トナーカートリッジを交換して使用可能であって、前記所定値は、複数のトナーカートリッジで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１ないし請求項８のいずれかに記載のトナーカートリッジ寿命管理装置。
複数色に対応したトナーがそれぞれ充填されたトナーカートリッジを具備するロータリー現像ユニットにより、記録媒体に画像形成を行うことでトナーが消費され、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が所定値に到達したときに、当該トナーカートリッジの交換時期と判定すると共に、トナー残量を表示するトナーカートリッジ寿命管理方法であって、
トナー消費に伴うトナーカウンタカウント値を取得する段階と、予め記憶手段に記憶されているトナーカートリッジに充填されたトナーの初期値を読み出す段階と、前記初期値から累積のトナー消費量を減算してトナー残量を求める段階と、同色で異なるトナー容量の複数のトナーカートリッジを交換して装着し画像形成する際に、前記表示手段には、前記異なるトナー容量の複数のトナーカートリッジについてトナー残量を同一の目盛りで表示すると共に、トナー残量のニアエンド値を同一割合で表示する段階と、トナー残量のエンド値は前記複数のトナーカートリッジについて同一の数値で判定する段階とからなることを特徴とする、トナーカートリッジ寿命管理方法。
複数色に対応したトナーがそれぞれ充填されたトナーカートリッジを具備するロータリー現像ユニットにより記録媒体に画像形成を行い、累積の現像ローラ駆動時間をカウントし、現像ローラ駆動時間の残量が所定値に到達したときに、当該トナーカートリッジの交換時期と判定すると共に、現像ローラ駆動時間の残量を表示するトナーカートリッジ寿命管理方法であって、
現像ローラ駆動時間を取得する段階と、予め記憶手段に記憶されている現像ローラ駆動時間の初期値と最大値を読み出す段階と、前記初期値に現像ローラ駆動時間を累積して加算し、最大値から累積加算値を減算して現像ローラ駆動時間の残量を求める段階と、同色で異なるトナー容量の複数のトナーカートリッジを交換して装着し画像形成する際に、前記表示手段には、前記異なるトナー容量の複数のトナーカートリッジについて、現像ローラ駆動時間の残量を同一の目盛りで表示すると共に、現像ローラ駆動時間の残量のニアエンド値を同一割合で表示する段階と、現像ローラ駆動時間の残量のエンド値は前記複数のトナーカートリッジについて同一の数値で判定する段階とからなることを特徴とする、トナーカートリッジ寿命管理方法。
前記所定値は、トナー残量または現像ローラ駆動時間のニアエンド値であって、前記トナー消費量または現像ローラ駆動時間が前記所定値に到達した場合に、その旨を報知する段階を含むことを特徴とする、請求項１０または請求項１１に記載のトナーカートリッジ寿命管理方法。
前記請求項１ないし９のいずれかに記載のトナーカートリッジ寿命管理装置と、静電潜像を担持可能に構成された像担持体とを備え、前記ロータリー現像ユニットは、前記複数のトナーカートリッジに収納されたトナーをその表面に担持するとともに、所定の回転方向に回転することによって異なる色のトナーを順次前記像担持体との対向位置に搬送し、
前記像担持体と前記ロータリー現像ユニットとの間に現像バイアスを印加して、前記トナーを前記ロータリー現像ユニットから前記像担持体に移動させることで、前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成することを特徴とする、画像形成装置。
前記像担持体に形成されたトナー像を、中間転写部材に転写することを特徴とする、請求項１３に記載の画像形成装置。