JP4337338B2 - 画像形成装置およびトナー消費量の算出方法 - Google Patents
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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では、通常の画像形成動作におけるトナー消費量は印刷ドットを用いて求めることができるが、通常の画像形成動作ではない非通常モードでの動作については全く考慮されていない。しかしながら、非通常モードでの動作であっても結果的にトナーが消費されてしまうような動作が考えられるため、そのような動作を考慮しないと、トナー消費量を精度よく求めることができない。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、通常の画像形成動作以外の動作におけるトナーの消費を考慮することで、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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、外部から入力される画像データに基づきトナー像を構成する印刷ドットの数をカウントするドットカウンタを有するメインコントローラと、前記メインコントローラから入力される前記画像データに基づき像担持体上に形成した静電潜像を現像器に収容されるトナーにより現像して前記トナー像を形成する動作を制御するエンジンコントローラと、前記エンジンコントローラに設けられ、前記画像データに基づく通常のトナー像形成動作の際に消費される第１トナー量を積算した第１積算値と、通常のトナー像形成動作ではない非通常モードでの動作の際に消費される第２トナー量を積算した第２積算値との合計に基づきトナー消費量を求める演算手段と、前記エンジンコントローラに設けられ、前記非通常モードでの動作として複数の動作に対応してそれぞれ設定されたオフセット値を記憶する記憶手段とを備え、前記非通常モードでの複数の動作として、前記トナー像の画像濃度を目標濃度に制御するための画像形成条件調整動作、前記静電潜像を形成することなく前記現像器から前記像担持体にトナーを供給するトナーまぶし動作、前記像担持体上に前記トナーを強制消費させるリフレッシュ動作、前記現像器の空回転動作、および現像ローラの空回転動作のうち少なくとも２つの動作が含まれ、前記エンジンコントローラは、前記画像形成条件調整動作および前記リフレッシュ動作では、前記メインコントローラから入力される前記画像データに基づくことなく当該エンジンコントローラで各動作に対応して作成される画像パターンに基づき、前記像担持体上に当該画像パターンのトナー像を形成する動作を制御し、前記演算手段は、前記通常のトナー像形成動作が実行されると、前記ドットカウンタでカウントされたカウント値に基づき前記第１トナー量を求め、前記非通常モードでの動作が実行されると、その動作に対応するオフセット値を前記記憶手段から抽出し、その抽出したオフセット値を前記第２トナー量とすることを特徴としている。
【０００７】
このように構成された発明では、通常のトナー像形成動作の際に消費される第１トナー量を積算した第１積算値と、通常のトナー像形成動作ではない非通常モードでの動作の際に消費される第２トナー量を積算した第２積算値との合計から装置全体で消費されるトナーの量を求めているので、トナー消費量を精度よく求めることができる。
【０００８】
また、前記非通常モードに対応して予め設定されたオフセット値を記憶する記憶手段を備え、当該オフセット値を前記第２トナー量とするようにしている。すなわち、非通常モードで消費されるトナー量は予め実験的に求めておくことができる。そこで、こ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くことにより、第２トナー量を簡単に求めることができる。
【０００９】
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、「通常のトナー像形成動作ではない非通常モードでの動作」とは、結果的にトナーが消費されることとなる動作であり、複数の動作が考えられるが、それらの動作で消費されるトナー量は互いに異なると考えられる。そこで、前記非通常モードでの動作として複数の動作に対応してそれぞれ設定されたオフセット値を記憶手段に記憶しておき、前記非通常モードでの動作が実行されると、その動作に対応するオフセット値を前記記憶手段から抽出し、その抽出したオフセット値を前記第２トナー量とするようにしている。これによって、非通常モードのそれぞれの動作で消費される第２トナー量を積算することとなるので、トナー消費量をさらに精度よく求めることができる。
【００１０】
前記非通常モードでの複数の動作として、パッチ画像を形成して行う画像形成条件調整動作、新品の装置に初めて電源が投入されたときに実行されるトナーまぶし動作、トナーの劣化を防止するためのリフレッシュ動作、トナーの劣化やトナーの偏在を防止すべく収容トナーを攪拌するための現像器の空回転動作、および現像ローラの空回転動作のうち少なくとも２つを含むようにしているため、その含まれる各動作で消費される第２トナー量を考慮することができ、トナー消費量を精度よく求めることが可能になる。
また、通常のトナー像形成動作の際に消費される第１トナー量を求めるために、前記画像データに基づき前記トナー像を構成する印刷ドットの数をドットカウンタによりカウントし、そのカウント値に基づき求めている。こうすることで、第１トナー量を計算のみにより求め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。
【００１１】
また、オフセット値はトナーの性質や画像形成条件の影響を受けることがある。このうちトナーの性質については、装置の動作状況やトナーの使用履歴を検討することにより求めることができる。そこで、この発明ではトナーの性質の経時変化を装置の動作状況やトナーの使用履歴と対応させ、オフセット値を適宜変更設定するように構成してもよい。この場合、トナーの性質が変化したとしても、それに応じたオフセット値を設定しているので、トナー消費量を精度良く求めることが可能となる。
【００１２】
また、画像形成条件が変化した場合も、オフセット値が変化することがある。そこで、この発明ではオフセット値を画像形成条件に応じて変更設定しているので、常に画像形成条件に対応したオフセット値が設定されることとなり、トナー消費量を精度良く求めることが可能となる。
【００１４】
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。
【００１５】
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、外部から入力される画像データに基づきトナー像を構成する印刷ドットの数をカウントするドットカウンタを有するメインコントローラと、前記メインコントローラから入力される前記画像データに基づき像担持体上に形成した静電潜像を現像器に収容されるトナーにより現像して前記トナー像を形成する動作を制御するエンジンコントローラと、前記エンジンコントローラに設けられ、前記画像データに基づく通常のトナー像形成動作ではない非通常モードでの動作として複数の動作に対応してそれぞれ設定されたオフセット値を記憶する記憶手段とを備え、前記非通常モードでの複数の動作として、前記トナー像の画像濃度を目標濃度に制御するための画像形成条件調整動作、前記静電潜像を形成することなく前記現像器から前記像担持体にトナーを供給するトナーまぶし動作、前記像担持体上に前記トナーを強制消費させるリフレッシュ動作、前記現像器の空回転動作、および現像ローラの空回転動作のうち少なくとも２つの動作が含まれ、前記エンジンコントローラは、前記画像形成条件調整動作および前記リフレッシュ動作では、前記メインコントローラから入力される前記画像データに基づくことなく当該エンジンコントローラで各動作に対応して作成される画像パターンに基づき、前記像担持体上に当該画像パターンのトナー像を形成する動作を制御する画像形成装置において、前記通常のトナー像形成動作の際に消費される第１トナー量を前記画像データに基づき求める第１工程と、前記非通常モードでの動作の際に消費される第２トナー量を求める第２工程とを備え、前記第１工程では、前記通常のトナー像形成動作が実行されると、前記ドットカウンタでカウントされたカウント値を前記第１トナー量とし、前記第２工程では、前記非通常モードでの動作が実行されると、その動作に対応するオフセット値を前記記憶手段から抽出し、その抽出したオフセット値を前記第２トナー量とし、前記第１トナー量を積算した第１積算値および前記第２トナー量を積算した第２積算値の合計に基づいて、消費された全トナー量を求めることを特徴としている。
【００１６】
このように構成された発明では、通常のトナー像形成動作の際に消費される第１トナー量と、通常のトナー像形成動作ではない非通常モードでの動作の際に消費される第２トナー量とが、それぞれのトナー消費の態様に応じた方法で個別に求めることができ、第１トナー量を積算した第１積算値と第２トナー量を積算した第２積算値を合算することで、消費された全トナー量を精度よく、しかも簡単に求めることができる。
【００１７】
【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。
【００１８】
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。
【００１９】
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、画像信号切換部１２２を介して与えられる画像信号に応じた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。
【００２０】
例えば、エンジンコントローラ１２のＣＰＵ１２４からの指令に基づき、画像信号切換部１２２がパターン作成モジュール１２５と導通している際には（後述する非通常モードでの動作）、パターン作成モジュール１２５から出力される画像パターンに応じた変調信号が露光パワー制御部１２３に与えられて静電潜像が形成される。
【００２１】
一方、画像信号切換部１２２がメインコントローラ１１のＣＰＵ１１１と導通している際には（後述する通常の画像形成動作）、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信号が変調信号発生部２１０により例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）され、その変調信号が露光パワー制御部１２３に与えられる。そして、その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。なお、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。
【００２２】
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」として機能している。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
また、中間転写ベルト７１の表面に対向してパッチセンサＰＳが配置されており、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。
【００２６】
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。
【００２７】
そして、各現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙの現像ローラ４０Ｋ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙが感光体２に対して選択的に対向位置決めされたときに、当該選択現像器のユニット側通信部が、本体側通信部１２８と所定距離以内、例えば１０ｍｍ以内に対向配置されるように構成されており、赤外線などの無線通信により互いに非接触状態でデータを送受信可能となっている。これによって、ＣＰＵ１２４により当該現像器の装着検出、新品検出や寿命管理等の各種情報の管理が行われる。
【００２８】
なお、この実施形態では無線通信等の電磁的手段を用いて非接触にてデータ送受信を行うようにしているが、例えば装置本体および各現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙにそれぞれコネクタを設けておき、各現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙが選択的に感光体２に対向位置決めされると、装置本体のコネクタが現像器側のコネクタと機械的に嵌合することで相互にデータ送受信を行うようにしてもよい。また、メモリ４２Ｋ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２Ｙは、電源オフ状態や現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙが装置本体から取り外された状態でもそのデータを保存できる不揮発性メモリであることが望ましく、このような不揮発性メモリとしては、例えばフラッシュメモリなどのＥＥＰＲＯＭや強誘電体メモリ（Ferroelectric ＲＡＭ）などを採用することができる。
【００２９】
また、図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。
【００３０】
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からエンジンコントローラ１２に対して出力される画像信号に基づいて、感光体２上に形成される印刷ドットの種類を判別し、その個数をカウントするものである。より具体的には、このドットカウンタ２００は、比較回路２０１、判別回路２０２および３つのカウンタ２０３〜２０５を備えている。
【００３１】
図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からエンジンコントローラ１２に与えられる画像信号が入力されている。そして、この比較回路２０１は、各印刷ドットに対応する画像信号の階調レベルを所定の閾値Ｌ１，Ｌ２と比較する。閾値Ｌ１は階調０（すなわち白画像）に近い値（例えば最大階調ＭＡＸの１／６３）に設定され、閾値Ｌ２は最大階調ＭＡＸ（すなわちべた画像）に近い値（例えばＭＡＸの４８／６３）に設定されている。そして、比較回路２０１は、階調レベルが閾値Ｌ２以上であれば判別回路２０２に値「１１」を出力する一方、階調レベルが閾値Ｌ１未満であれば値「００」を出力する。これを受けて、判別回路２０２が各印刷ドットの連続状態、すなわち対象とする印刷ドットに対して隣接するドットが有るか否かを判別し、その結果に応じた信号を後続のカウンタ２０３〜２０５に出力する。
【００３２】
判別回路２０２の動作についてより詳しく説明する。判別回路２０２は、閾値Ｌ２以上の階調レベルを有する印刷ドットを検出したことを示す出力信号「１１」が比較回路２０１から出力される毎に、カウンタ２０３に対し信号「１」を出力する。そのため、カウンタ２０３には、閾値Ｌ２以上の階調レベルを有する印刷ドットの個数Ｃ１が積算される。図４では、印刷ドット１，２，３，６，１３が該当し、Ｃ１＝５となる。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。なお、このとき、画像信号切換部１２２は、ＣＰＵ１２４からの指令に応じて、メインコントローラ１１からの画像信号が露光パワー制御部１２３に送られるような接続となっている。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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）。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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）。
【００４３】
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。
【００４４】
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、１枚分の画像形成を行ったときに消費されるトナー量が、本発明の「第１トナー量」に相当し、このトナー量を積算した値が本発明の「第１積算値」に相当する。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
ところで、この画像形成装置では、上記した通常の画像形成動作ではない非通常モードでの動作として、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のトナー消費量が予め求められ、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）、あるいは定常オフセット値Ｔn（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。
【００５０】
（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）。
【００５１】
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。
【００５２】
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とともに、画像信号切換部１２２を制御して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に入力されるようにする。これにより、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。
【００５３】
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。
【００５４】
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）。
【００５５】
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ドットカウント動作（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。
【００５６】
（テストパターン形成動作）
また、この装置では、上記非通常モードでの動作として、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。
【００５７】
（リフレッシュ動作）
また、この装置では、上記非通常モードでの動作として、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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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Ｔot３として予め求められ、メモリ１２７に格納されており、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。
【００６１】
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。
【００６２】
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、リフレッシュ動作を実行した後のトナー残量Ｔrが求められる。
【００６３】
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。
【００６４】
（トナーまぶし動作）
また、この装置では、上記非通常モードでの動作として、トナーまぶし動作を実行する。クリーニングブレード５１（図１）は、一般に硬質ゴムなどで形成されており、比較的大きい摩擦抵抗を持っている。従って、新品のときにそのまま使用を開始すると、回転する感光体２との摩擦によってブレードが巻き上がってしまう虞がある。そこで、トナーまぶし動作により予めトナーをクリーニングブレード５１に付着させて摩擦抵抗を低下させるようにしている。このトナーまぶし動作は、装置が新品のときやクリーニングブレード５１が交換されたときに実行される。
【００６５】
このトナーまぶし動作では、帯電ユニット３により帯電された感光体２の表面にロータリー現像ユニット４からトナーが供給される。すなわち、感光体２上には静電潜像は形成されない。そこで、この動作を実行したときのトナー消費量を定常オフセット値Ｔ１として予め実験的に求めておき、その値をメモリ１２７に格納している。トナーまぶし動作でのトナーカウントは、後述する図８のトナーカウント動作（３）に従って行われる。
【００６６】
（プレまぶし動作）
また、この装置では、上記非通常モードでの動作として、上記トナーまぶし動作に類似するプレまぶし動作を上記した通常の画像形成動作の実行に先だって行っている。すなわち、プレまぶし動作は、クリーニングブレード５１（図１）との当接による感光体２の摩耗を防止するため、微量のトナーを感光体２表面に付着させる動作である。このときのトナー消費量も予め求められて定常オフセット値Ｔ２としてメモリ１２７に格納されており、プレまぶし動作でのトナーカウントも、後述する図８のトナーカウント動作（３）に従って行われる。このプレまぶし動作で使用するトナーは１色のみでよいが、目立ちにくく後に形成する画像を汚さないという点ではイエロー色が好ましい。また、現像器を切り換えるための現像ユニット４の回転駆動を少なくするためには、通常の画像形成動作において最初に使用されるトナー色（第１色）であるのが好ましい。これらのことから、通常の画像形成では、イエロー色をその第１色とするのが合理的である。
【００６７】
（空回転動作）
また、この装置では、上記非通常モードでの動作として、空回転動作を実行する。画像形成時には、現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙに内蔵されるトナー収容部から現像ローラ４０Ｋ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙにトナーが供給され、その現像ローラ４０Ｋ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙから感光体２にトナーが供給されて、静電潜像が顕像化されてトナー像が形成される。このとき、現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙ内のトナーが偏在したり、帯電不足となって劣化すると、感光体２へのトナー供給や、トナー像形成が好適に行われなくなり、画像品質が低下することとなる。そこで、この装置では、所定のタイミングで（例えば所定の現像器駆動時間毎や所定の印字枚数毎に）、現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙおよび現像ローラ４０Ｋ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙの空回転動作を行って内蔵するトナーを攪拌することにより、トナーの偏在や劣化を防止するようにしている。
【００６８】
現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙおよび現像ローラ４０Ｋ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙの空回転動作を行うと、微量ではあるが、その回転時間に応じた量のトナーが現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙから漏れ出してしまうことが避けられない。そこで、現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙの空回転動作を実行したときのトナー消費量を定常オフセット値Ｔ３とし、現像ローラ４０Ｋ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙの空回転動作を実行したときのトナー消費量を定常オフセット値Ｔ４として予め実験的に求めておき、それらの値をメモリ１２７に格納している。空回転動作でのトナーカウントは、以下に説明する図８のトナーカウント動作（３）に従って行われる。
【００６９】
図８はトナーカウント動作（３）を示すフローチャートである。このトナーカウント動作（３）では、動作に対応する定常オフセット値Ｔｎをメモリ１２７から抽出し、その抽出した定常オフセット値Ｔｎ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。すなわち、このトナーカウント動作（３）では、まず、動作に対応する定常オフセット値Ｔｎをメモリ１２７から抽出する（ステップＳ２１）。すなわち、トナーまぶし動作ではオフセット値Ｔ１を抽出し、プレまぶし動作ではオフセット値Ｔ２を抽出し、現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙの空回転動作ではオフセット値Ｔ３を抽出し、現像ローラ４０Ｋ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙの空回転動作ではオフセット値Ｔ４を抽出する。
【００７０】
以後の動作は駆動オフセット値がないことを除けば、図７に示すトナーカウント動作（２）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、その値から上記抽出した定常オフセット値Ｔｎを差し引くことで、上記各動作実行後のトナー残量Ｔrが求められる（ステップＳ２２〜Ｓ２４）。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Ｓ２５，Ｓ２６）。以上のようにして、トナーまぶし動作、プレまぶし動作、空回転動作を実行した後のトナー残量Ｔrが求められる。
【００７１】
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、リフレッシュ動作で消費されるトナー量であり、本発明の「第２トナー量」に相当する。また、定常オフセット値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４が、トナーまぶし動作、プレまぶし動作、各空回転動作で消費されるトナー量であり、本発明の「第２トナー量」に相当する。そして、このトナー量を積算した値が本発明の「第２積算値」に相当する。また、トナー残量Ｔrの初期値Ｔr0（すなわち出荷時における現像器のトナー装填量）と現在のトナー残量Ｔrとの差（Ｔr0−Ｔr）が、そのときまでに消費されたトナー量に対応し、本発明の「第１積算値および第２積算値の合計」に相当する。
【００７２】
以上のように、この実施形態では、メインコントローラ１１からの画像信号に基づく通常の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、通常の画像形成動作ではない非通常モードでの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、トナーカウント動作（３）；図８）。そのため、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。
【００７３】
特に、非通常モードでの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。
【００７４】
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。
【００７５】
ところで、このような画像形成装置においては、トナー像の形成を安定して行うために、使用するトナーの性質が一定していることが望ましい。しかしながら、実際の装置においては、トナー像の形成を繰り返すうちにトナー像の画像濃度が次第に変化してゆく場合があることが知られており、このことからわかるように、トナーの性質は必ずしも一定ではなく、経時的に変化する場合がある。
【００７６】
図９はトナーの粒径分布の変化を例示する図である。この種の画像形成装置に用いられるトナーでは、様々な粒径を有するトナー粒子が混在しているため、その粒径分布は一定の広がりを有している。一方、このような粒径分布を有するトナーを用いて画像形成を行うと、トナーの粒径の違いによって消費される確率が異なる、いわゆる選択現像という現象が知られている。
【００７７】
この現象については実験的にも確認されている。図９（ａ）は、現像器内の全トナーのうちその粒径が５μｍ以下の小粒径トナーが占める割合（体積％）が、画像形成を繰り返し行ったときにどのように変化するかを実測した結果の一例を示すものである。また、図９（ｂ）は、そのときの現像器内に残存するトナーの体積平均粒径の変化を示すものである。図９（ａ）に示すように、画像形成を長期間にわたって行いトナー消費量が増加するにつれて、小粒径トナーの割合が次第に低下しており、これと対応して、図９（ｂ）に示す体積平均粒径は次第に増加してゆく。このことから、画像形成を行うことによって様々な粒径のトナーが一様に消費されるのではなく、当初は粒径の小さいトナーが優先的に消費されていることがわかる。このように、画像形成を繰り返し、トナー消費量が増えるにつれて、現像器内のトナーの粒径のばらつきの程度、すなわちトナーの粒径分布も次第に変化してゆくこととなる。
【００７８】
また、この種の画像形成装置では、上記したように画像濃度に影響を与える画像形成条件を調整することで画像濃度を制御しているが、画像形成条件の変更設定によりオフセット値が変化することがある。
【００７９】
このため、オフセット値Ｔodｎ、Ｔotｎ、Ｔｎを予め固定的に設定していたのでは、算出されたトナー消費量と実際の値との間に食い違いが生じ、的確なタイミングでトナー補給を行うことが難しくなる場合がある。そこで、オフセット値の経時変化によらず、より高い精度でトナー消費量を求めることのできる技術の確立が求められる。
【００８０】
このような課題を解決してトナー消費量の算出精度をより一層高めるためには、使用するトナーの性質の経時変化や画像形成条件に応じてＣＰＵ１２４によりオフセット値を適宜変更設定するようにすればよい。具体的には、（１）オフセット値を装置の動作状況に応じて変更設定したり、（２）オフセット値をトナーの使用履歴に応じて変更設定したり、（３）オフセット値をトナー像を形成するための画像形成条件に応じて変更設定することで、より高い精度でトナー消費量を求めることができる。すなわち、使用しているトナーの性質は上記したように経時変化するが、それについては装置の動作状況やトナーの使用履歴を検討することにより求めることができる。したがって、トナーの性質の経時変化を装置の動作状況やトナーの使用履歴と対応させ、オフセット値を適宜変更設定しているので、トナー消費量を精度良く求めることが可能となる。また、画像形成条件が変化した場合も、オフセット値が変化するのに応じて変更設定しているので、常に画像形成条件に対応したオフセット値が設定されることとなり、トナー消費量を精度良く求めることが可能となる。このように、この実施形態では、ＣＰＵ１２４が本発明の「オフセット値設定手段」に相当する。
【００８１】
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。
【００８２】
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、非通常モードでの各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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【図８】 トナーカウント動作（３）を示すフローチャート。
【図９】 トナーの粒径分布の変化を例示する図。
【符号の説明】
２…感光体（像担持体）、１１…メインコントローラ、１２…エンジンコントローラ、１１１…ＣＰＵ、１２４…ＣＰＵ（オフセット値設定手段）、１２５…パターン作成モジュール、１２７…メモリ（記憶手段）、２００…ドットカウンタ
【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では、通常の画像形成動作におけるトナー消費量は印刷ドットを用いて求めることができるが、通常の画像形成動作ではない非通常モードでの動作については全く考慮されていない。しかしながら、非通常モードでの動作であっても結果的にトナーが消費されてしまうような動作が考えられるため、そのような動作を考慮しないと、トナー消費量を精度よく求めることができない。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、通常の画像形成動作以外の動作におけるトナーの消費を考慮することで、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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、外部から入力される画像データに基づきトナー像を構成する印刷ドットの数をカウントするドットカウンタを有するメインコントローラと、前記メインコントローラから入力される前記画像データに基づき像担持体上に形成した静電潜像を現像器に収容されるトナーにより現像して前記トナー像を形成する動作を制御するエンジンコントローラと、前記エンジンコントローラに設けられ、前記画像データに基づく通常のトナー像形成動作の際に消費される第１トナー量を積算した第１積算値と、通常のトナー像形成動作ではない非通常モードでの動作の際に消費される第２トナー量を積算した第２積算値との合計に基づきトナー消費量を求める演算手段と、前記エンジンコントローラに設けられ、前記非通常モードでの動作として複数の動作に対応してそれぞれ設定されたオフセット値を記憶する記憶手段とを備え、前記非通常モードでの複数の動作として、前記トナー像の画像濃度を目標濃度に制御するための画像形成条件調整動作、前記静電潜像を形成することなく前記現像器から前記像担持体にトナーを供給するトナーまぶし動作、前記像担持体上に前記トナーを強制消費させるリフレッシュ動作、前記現像器の空回転動作、および現像ローラの空回転動作のうち少なくとも２つの動作が含まれ、前記エンジンコントローラは、前記画像形成条件調整動作および前記リフレッシュ動作では、前記メインコントローラから入力される前記画像データに基づくことなく当該エンジンコントローラで各動作に対応して作成される画像パターンに基づき、前記像担持体上に当該画像パターンのトナー像を形成する動作を制御し、前記演算手段は、前記通常のトナー像形成動作が実行されると、前記ドットカウンタでカウントされたカウント値に基づき前記第１トナー量を求め、前記非通常モードでの動作が実行されると、その動作に対応するオフセット値を前記記憶手段から抽出し、その抽出したオフセット値を前記第２トナー量とすることを特徴としている。
【０００７】
このように構成された発明では、通常のトナー像形成動作の際に消費される第１トナー量を積算した第１積算値と、通常のトナー像形成動作ではない非通常モードでの動作の際に消費される第２トナー量を積算した第２積算値との合計から装置全体で消費されるトナーの量を求めているので、トナー消費量を精度よく求めることができる。
【０００８】
また、前記非通常モードに対応して予め設定されたオフセット値を記憶する記憶手段を備え、当該オフセット値を前記第２トナー量とするようにしている。すなわち、非通常モードで消費されるトナー量は予め実験的に求めておくことができる。そこで、こ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くことにより、第２トナー量を簡単に求めることができる。
【０００９】
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、「通常のトナー像形成動作ではない非通常モードでの動作」とは、結果的にトナーが消費されることとなる動作であり、複数の動作が考えられるが、それらの動作で消費されるトナー量は互いに異なると考えられる。そこで、前記非通常モードでの動作として複数の動作に対応してそれぞれ設定されたオフセット値を記憶手段に記憶しておき、前記非通常モードでの動作が実行されると、その動作に対応するオフセット値を前記記憶手段から抽出し、その抽出したオフセット値を前記第２トナー量とするようにしている。これによって、非通常モードのそれぞれの動作で消費される第２トナー量を積算することとなるので、トナー消費量をさらに精度よく求めることができる。
【００１０】
前記非通常モードでの複数の動作として、パッチ画像を形成して行う画像形成条件調整動作、新品の装置に初めて電源が投入されたときに実行されるトナーまぶし動作、トナーの劣化を防止するためのリフレッシュ動作、トナーの劣化やトナーの偏在を防止すべく収容トナーを攪拌するための現像器の空回転動作、および現像ローラの空回転動作のうち少なくとも２つを含むようにしているため、その含まれる各動作で消費される第２トナー量を考慮することができ、トナー消費量を精度よく求めることが可能になる。
また、通常のトナー像形成動作の際に消費される第１トナー量を求めるために、前記画像データに基づき前記トナー像を構成する印刷ドットの数をドットカウンタによりカウントし、そのカウント値に基づき求めている。こうすることで、第１トナー量を計算のみにより求め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。
【００１１】
また、オフセット値はトナーの性質や画像形成条件の影響を受けることがある。このうちトナーの性質については、装置の動作状況やトナーの使用履歴を検討することにより求めることができる。そこで、この発明ではトナーの性質の経時変化を装置の動作状況やトナーの使用履歴と対応させ、オフセット値を適宜変更設定するように構成してもよい。この場合、トナーの性質が変化したとしても、それに応じたオフセット値を設定しているので、トナー消費量を精度良く求めることが可能となる。
【００１２】
また、画像形成条件が変化した場合も、オフセット値が変化することがある。そこで、この発明ではオフセット値を画像形成条件に応じて変更設定しているので、常に画像形成条件に対応したオフセット値が設定されることとなり、トナー消費量を精度良く求めることが可能となる。
【００１４】
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。
【００１５】
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、外部から入力される画像データに基づきトナー像を構成する印刷ドットの数をカウントするドットカウンタを有するメインコントローラと、前記メインコントローラから入力される前記画像データに基づき像担持体上に形成した静電潜像を現像器に収容されるトナーにより現像して前記トナー像を形成する動作を制御するエンジンコントローラと、前記エンジンコントローラに設けられ、前記画像データに基づく通常のトナー像形成動作ではない非通常モードでの動作として複数の動作に対応してそれぞれ設定されたオフセット値を記憶する記憶手段とを備え、前記非通常モードでの複数の動作として、前記トナー像の画像濃度を目標濃度に制御するための画像形成条件調整動作、前記静電潜像を形成することなく前記現像器から前記像担持体にトナーを供給するトナーまぶし動作、前記像担持体上に前記トナーを強制消費させるリフレッシュ動作、前記現像器の空回転動作、および現像ローラの空回転動作のうち少なくとも２つの動作が含まれ、前記エンジンコントローラは、前記画像形成条件調整動作および前記リフレッシュ動作では、前記メインコントローラから入力される前記画像データに基づくことなく当該エンジンコントローラで各動作に対応して作成される画像パターンに基づき、前記像担持体上に当該画像パターンのトナー像を形成する動作を制御する画像形成装置において、前記通常のトナー像形成動作の際に消費される第１トナー量を前記画像データに基づき求める第１工程と、前記非通常モードでの動作の際に消費される第２トナー量を求める第２工程とを備え、前記第１工程では、前記通常のトナー像形成動作が実行されると、前記ドットカウンタでカウントされたカウント値を前記第１トナー量とし、前記第２工程では、前記非通常モードでの動作が実行されると、その動作に対応するオフセット値を前記記憶手段から抽出し、その抽出したオフセット値を前記第２トナー量とし、前記第１トナー量を積算した第１積算値および前記第２トナー量を積算した第２積算値の合計に基づいて、消費された全トナー量を求めることを特徴としている。
【００１６】
このように構成された発明では、通常のトナー像形成動作の際に消費される第１トナー量と、通常のトナー像形成動作ではない非通常モードでの動作の際に消費される第２トナー量とが、それぞれのトナー消費の態様に応じた方法で個別に求めることができ、第１トナー量を積算した第１積算値と第２トナー量を積算した第２積算値を合算することで、消費された全トナー量を精度よく、しかも簡単に求めることができる。
【００１７】
【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。
【００１８】
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。
【００１９】
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、画像信号切換部１２２を介して与えられる画像信号に応じた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。
【００２０】
例えば、エンジンコントローラ１２のＣＰＵ１２４からの指令に基づき、画像信号切換部１２２がパターン作成モジュール１２５と導通している際には（後述する非通常モードでの動作）、パターン作成モジュール１２５から出力される画像パターンに応じた変調信号が露光パワー制御部１２３に与えられて静電潜像が形成される。
【００２１】
一方、画像信号切換部１２２がメインコントローラ１１のＣＰＵ１１１と導通している際には（後述する通常の画像形成動作）、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信号が変調信号発生部２１０により例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）され、その変調信号が露光パワー制御部１２３に与えられる。そして、その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。なお、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。
【００２２】
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」として機能している。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
また、中間転写ベルト７１の表面に対向してパッチセンサＰＳが配置されており、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。
【００２６】
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。
【００２７】
そして、各現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙの現像ローラ４０Ｋ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙが感光体２に対して選択的に対向位置決めされたときに、当該選択現像器のユニット側通信部が、本体側通信部１２８と所定距離以内、例えば１０ｍｍ以内に対向配置されるように構成されており、赤外線などの無線通信により互いに非接触状態でデータを送受信可能となっている。これによって、ＣＰＵ１２４により当該現像器の装着検出、新品検出や寿命管理等の各種情報の管理が行われる。
【００２８】
なお、この実施形態では無線通信等の電磁的手段を用いて非接触にてデータ送受信を行うようにしているが、例えば装置本体および各現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙにそれぞれコネクタを設けておき、各現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙが選択的に感光体２に対向位置決めされると、装置本体のコネクタが現像器側のコネクタと機械的に嵌合することで相互にデータ送受信を行うようにしてもよい。また、メモリ４２Ｋ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２Ｙは、電源オフ状態や現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙが装置本体から取り外された状態でもそのデータを保存できる不揮発性メモリであることが望ましく、このような不揮発性メモリとしては、例えばフラッシュメモリなどのＥＥＰＲＯＭや強誘電体メモリ（Ferroelectric ＲＡＭ）などを採用することができる。
【００２９】
また、図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。
【００３０】
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からエンジンコントローラ１２に対して出力される画像信号に基づいて、感光体２上に形成される印刷ドットの種類を判別し、その個数をカウントするものである。より具体的には、このドットカウンタ２００は、比較回路２０１、判別回路２０２および３つのカウンタ２０３〜２０５を備えている。
【００３１】
図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からエンジンコントローラ１２に与えられる画像信号が入力されている。そして、この比較回路２０１は、各印刷ドットに対応する画像信号の階調レベルを所定の閾値Ｌ１，Ｌ２と比較する。閾値Ｌ１は階調０（すなわち白画像）に近い値（例えば最大階調ＭＡＸの１／６３）に設定され、閾値Ｌ２は最大階調ＭＡＸ（すなわちべた画像）に近い値（例えばＭＡＸの４８／６３）に設定されている。そして、比較回路２０１は、階調レベルが閾値Ｌ２以上であれば判別回路２０２に値「１１」を出力する一方、階調レベルが閾値Ｌ１未満であれば値「００」を出力する。これを受けて、判別回路２０２が各印刷ドットの連続状態、すなわち対象とする印刷ドットに対して隣接するドットが有るか否かを判別し、その結果に応じた信号を後続のカウンタ２０３〜２０５に出力する。
【００３２】
判別回路２０２の動作についてより詳しく説明する。判別回路２０２は、閾値Ｌ２以上の階調レベルを有する印刷ドットを検出したことを示す出力信号「１１」が比較回路２０１から出力される毎に、カウンタ２０３に対し信号「１」を出力する。そのため、カウンタ２０３には、閾値Ｌ２以上の階調レベルを有する印刷ドットの個数Ｃ１が積算される。図４では、印刷ドット１，２，３，６，１３が該当し、Ｃ１＝５となる。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。なお、このとき、画像信号切換部１２２は、ＣＰＵ１２４からの指令に応じて、メインコントローラ１１からの画像信号が露光パワー制御部１２３に送られるような接続となっている。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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）。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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）。
【００４３】
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。
【００４４】
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、１枚分の画像形成を行ったときに消費されるトナー量が、本発明の「第１トナー量」に相当し、このトナー量を積算した値が本発明の「第１積算値」に相当する。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
ところで、この画像形成装置では、上記した通常の画像形成動作ではない非通常モードでの動作として、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のトナー消費量が予め求められ、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）、あるいは定常オフセット値Ｔn（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。
【００５０】
（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）。
【００５１】
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。
【００５２】
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とともに、画像信号切換部１２２を制御して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に入力されるようにする。これにより、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。
【００５３】
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。
【００５４】
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）。
【００５５】
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ドットカウント動作（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。
【００５６】
（テストパターン形成動作）
また、この装置では、上記非通常モードでの動作として、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。
【００５７】
（リフレッシュ動作）
また、この装置では、上記非通常モードでの動作として、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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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Ｔot３として予め求められ、メモリ１２７に格納されており、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。
【００６１】
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。
【００６２】
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、リフレッシュ動作を実行した後のトナー残量Ｔrが求められる。
【００６３】
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。
【００６４】
（トナーまぶし動作）
また、この装置では、上記非通常モードでの動作として、トナーまぶし動作を実行する。クリーニングブレード５１（図１）は、一般に硬質ゴムなどで形成されており、比較的大きい摩擦抵抗を持っている。従って、新品のときにそのまま使用を開始すると、回転する感光体２との摩擦によってブレードが巻き上がってしまう虞がある。そこで、トナーまぶし動作により予めトナーをクリーニングブレード５１に付着させて摩擦抵抗を低下させるようにしている。このトナーまぶし動作は、装置が新品のときやクリーニングブレード５１が交換されたときに実行される。
【００６５】
このトナーまぶし動作では、帯電ユニット３により帯電された感光体２の表面にロータリー現像ユニット４からトナーが供給される。すなわち、感光体２上には静電潜像は形成されない。そこで、この動作を実行したときのトナー消費量を定常オフセット値Ｔ１として予め実験的に求めておき、その値をメモリ１２７に格納している。トナーまぶし動作でのトナーカウントは、後述する図８のトナーカウント動作（３）に従って行われる。
【００６６】
（プレまぶし動作）
また、この装置では、上記非通常モードでの動作として、上記トナーまぶし動作に類似するプレまぶし動作を上記した通常の画像形成動作の実行に先だって行っている。すなわち、プレまぶし動作は、クリーニングブレード５１（図１）との当接による感光体２の摩耗を防止するため、微量のトナーを感光体２表面に付着させる動作である。このときのトナー消費量も予め求められて定常オフセット値Ｔ２としてメモリ１２７に格納されており、プレまぶし動作でのトナーカウントも、後述する図８のトナーカウント動作（３）に従って行われる。このプレまぶし動作で使用するトナーは１色のみでよいが、目立ちにくく後に形成する画像を汚さないという点ではイエロー色が好ましい。また、現像器を切り換えるための現像ユニット４の回転駆動を少なくするためには、通常の画像形成動作において最初に使用されるトナー色（第１色）であるのが好ましい。これらのことから、通常の画像形成では、イエロー色をその第１色とするのが合理的である。
【００６７】
（空回転動作）
また、この装置では、上記非通常モードでの動作として、空回転動作を実行する。画像形成時には、現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙに内蔵されるトナー収容部から現像ローラ４０Ｋ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙにトナーが供給され、その現像ローラ４０Ｋ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙから感光体２にトナーが供給されて、静電潜像が顕像化されてトナー像が形成される。このとき、現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙ内のトナーが偏在したり、帯電不足となって劣化すると、感光体２へのトナー供給や、トナー像形成が好適に行われなくなり、画像品質が低下することとなる。そこで、この装置では、所定のタイミングで（例えば所定の現像器駆動時間毎や所定の印字枚数毎に）、現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙおよび現像ローラ４０Ｋ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙの空回転動作を行って内蔵するトナーを攪拌することにより、トナーの偏在や劣化を防止するようにしている。
【００６８】
現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙおよび現像ローラ４０Ｋ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙの空回転動作を行うと、微量ではあるが、その回転時間に応じた量のトナーが現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙから漏れ出してしまうことが避けられない。そこで、現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙの空回転動作を実行したときのトナー消費量を定常オフセット値Ｔ３とし、現像ローラ４０Ｋ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙの空回転動作を実行したときのトナー消費量を定常オフセット値Ｔ４として予め実験的に求めておき、それらの値をメモリ１２７に格納している。空回転動作でのトナーカウントは、以下に説明する図８のトナーカウント動作（３）に従って行われる。
【００６９】
図８はトナーカウント動作（３）を示すフローチャートである。このトナーカウント動作（３）では、動作に対応する定常オフセット値Ｔｎをメモリ１２７から抽出し、その抽出した定常オフセット値Ｔｎ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。すなわち、このトナーカウント動作（３）では、まず、動作に対応する定常オフセット値Ｔｎをメモリ１２７から抽出する（ステップＳ２１）。すなわち、トナーまぶし動作ではオフセット値Ｔ１を抽出し、プレまぶし動作ではオフセット値Ｔ２を抽出し、現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙの空回転動作ではオフセット値Ｔ３を抽出し、現像ローラ４０Ｋ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙの空回転動作ではオフセット値Ｔ４を抽出する。
【００７０】
以後の動作は駆動オフセット値がないことを除けば、図７に示すトナーカウント動作（２）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、その値から上記抽出した定常オフセット値Ｔｎを差し引くことで、上記各動作実行後のトナー残量Ｔrが求められる（ステップＳ２２〜Ｓ２４）。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Ｓ２５，Ｓ２６）。以上のようにして、トナーまぶし動作、プレまぶし動作、空回転動作を実行した後のトナー残量Ｔrが求められる。
【００７１】
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、リフレッシュ動作で消費されるトナー量であり、本発明の「第２トナー量」に相当する。また、定常オフセット値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４が、トナーまぶし動作、プレまぶし動作、各空回転動作で消費されるトナー量であり、本発明の「第２トナー量」に相当する。そして、このトナー量を積算した値が本発明の「第２積算値」に相当する。また、トナー残量Ｔrの初期値Ｔr0（すなわち出荷時における現像器のトナー装填量）と現在のトナー残量Ｔrとの差（Ｔr0−Ｔr）が、そのときまでに消費されたトナー量に対応し、本発明の「第１積算値および第２積算値の合計」に相当する。
【００７２】
以上のように、この実施形態では、メインコントローラ１１からの画像信号に基づく通常の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、通常の画像形成動作ではない非通常モードでの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、トナーカウント動作（３）；図８）。そのため、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。
【００７３】
特に、非通常モードでの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。
【００７４】
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。
【００７５】
ところで、このような画像形成装置においては、トナー像の形成を安定して行うために、使用するトナーの性質が一定していることが望ましい。しかしながら、実際の装置においては、トナー像の形成を繰り返すうちにトナー像の画像濃度が次第に変化してゆく場合があることが知られており、このことからわかるように、トナーの性質は必ずしも一定ではなく、経時的に変化する場合がある。
【００７６】
図９はトナーの粒径分布の変化を例示する図である。この種の画像形成装置に用いられるトナーでは、様々な粒径を有するトナー粒子が混在しているため、その粒径分布は一定の広がりを有している。一方、このような粒径分布を有するトナーを用いて画像形成を行うと、トナーの粒径の違いによって消費される確率が異なる、いわゆる選択現像という現象が知られている。
【００７７】
この現象については実験的にも確認されている。図９（ａ）は、現像器内の全トナーのうちその粒径が５μｍ以下の小粒径トナーが占める割合（体積％）が、画像形成を繰り返し行ったときにどのように変化するかを実測した結果の一例を示すものである。また、図９（ｂ）は、そのときの現像器内に残存するトナーの体積平均粒径の変化を示すものである。図９（ａ）に示すように、画像形成を長期間にわたって行いトナー消費量が増加するにつれて、小粒径トナーの割合が次第に低下しており、これと対応して、図９（ｂ）に示す体積平均粒径は次第に増加してゆく。このことから、画像形成を行うことによって様々な粒径のトナーが一様に消費されるのではなく、当初は粒径の小さいトナーが優先的に消費されていることがわかる。このように、画像形成を繰り返し、トナー消費量が増えるにつれて、現像器内のトナーの粒径のばらつきの程度、すなわちトナーの粒径分布も次第に変化してゆくこととなる。
【００７８】
また、この種の画像形成装置では、上記したように画像濃度に影響を与える画像形成条件を調整することで画像濃度を制御しているが、画像形成条件の変更設定によりオフセット値が変化することがある。
【００７９】
このため、オフセット値Ｔodｎ、Ｔotｎ、Ｔｎを予め固定的に設定していたのでは、算出されたトナー消費量と実際の値との間に食い違いが生じ、的確なタイミングでトナー補給を行うことが難しくなる場合がある。そこで、オフセット値の経時変化によらず、より高い精度でトナー消費量を求めることのできる技術の確立が求められる。
【００８０】
このような課題を解決してトナー消費量の算出精度をより一層高めるためには、使用するトナーの性質の経時変化や画像形成条件に応じてＣＰＵ１２４によりオフセット値を適宜変更設定するようにすればよい。具体的には、（１）オフセット値を装置の動作状況に応じて変更設定したり、（２）オフセット値をトナーの使用履歴に応じて変更設定したり、（３）オフセット値をトナー像を形成するための画像形成条件に応じて変更設定することで、より高い精度でトナー消費量を求めることができる。すなわち、使用しているトナーの性質は上記したように経時変化するが、それについては装置の動作状況やトナーの使用履歴を検討することにより求めることができる。したがって、トナーの性質の経時変化を装置の動作状況やトナーの使用履歴と対応させ、オフセット値を適宜変更設定しているので、トナー消費量を精度良く求めることが可能となる。また、画像形成条件が変化した場合も、オフセット値が変化するのに応じて変更設定しているので、常に画像形成条件に対応したオフセット値が設定されることとなり、トナー消費量を精度良く求めることが可能となる。このように、この実施形態では、ＣＰＵ１２４が本発明の「オフセット値設定手段」に相当する。
【００８１】
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。
【００８２】
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、非通常モードでの各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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【図８】 トナーカウント動作（３）を示すフローチャート。
【図９】 トナーの粒径分布の変化を例示する図。
【符号の説明】
２…感光体（像担持体）、１１…メインコントローラ、１２…エンジンコントローラ、１１１…ＣＰＵ、１２４…ＣＰＵ（オフセット値設定手段）、１２５…パターン作成モジュール、１２７…メモリ（記憶手段）、２００…ドットカウンタ
Claims (6)
- 外部から入力される画像データに基づきトナー像を構成する印刷ドットの数をカウントするドットカウンタを有するメインコントローラと、
前記メインコントローラから入力される前記画像データに基づき像担持体上に形成した静電潜像を現像器に収容されるトナーにより現像して前記トナー像を形成する動作を制御するエンジンコントローラと、
前記エンジンコントローラに設けられ、前記画像データに基づく通常のトナー像形成動作の際に消費される第１トナー量を積算した第１積算値と、通常のトナー像形成動作ではない非通常モードでの動作の際に消費される第２トナー量を積算した第２積算値との合計に基づきトナー消費量を求める演算手段と、
前記エンジンコントローラに設けられ、前記非通常モードでの動作として複数の動作に対応してそれぞれ設定されたオフセット値を記憶する記憶手段と
を備え、
前記非通常モードでの複数の動作として、前記トナー像の画像濃度を目標濃度に制御するための画像形成条件調整動作、前記静電潜像を形成することなく前記現像器から前記像担持体にトナーを供給するトナーまぶし動作、前記像担持体上に前記トナーを強制消費させるリフレッシュ動作、前記現像器の空回転動作、および現像ローラの空回転動作のうち少なくとも２つの動作が含まれ、
前記エンジンコントローラは、前記画像形成条件調整動作および前記リフレッシュ動作では、前記メインコントローラから入力される前記画像データに基づくことなく当該エンジンコントローラで各動作に対応して作成される画像パターンに基づき、前記像担持体上に当該画像パターンのトナー像を形成する動作を制御し、
前記演算手段は、前記通常のトナー像形成動作が実行されると、前記ドットカウンタでカウントされたカウント値に基づき前記第１トナー量を求め、前記非通常モードでの動作が実行されると、その動作に対応するオフセット値を前記記憶手段から抽出し、その抽出したオフセット値を前記第２トナー量とする
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記オフセット値を、装置の動作状況に応じて変更設定するオフセット値設定手段をさらに備えた請求項１記載の画像形成装置。
- 前記オフセット値を、トナーの使用履歴に応じて変更設定するオフセット値設定手段をさらに備えた請求項１記載の画像形成装置。
- 前記オフセット値を、前記画像形成条件に応じて変更設定するオフセット値設定手段をさらに備えた請求項１記載の画像形成装置。
- 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請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
- 外部から入力される画像データに基づきトナー像を構成する印刷ドットの数をカウントするドットカウンタを有するメインコントローラと、前記メインコントローラから入力される前記画像データに基づき像担持体上に形成した静電潜像を現像器に収容されるトナーにより現像して前記トナー像を形成する動作を制御するエンジンコントローラと、前記エンジンコントローラに設けられ、前記画像データに基づく通常のトナー像形成動作ではない非通常モードでの動作として複数の動作に対応してそれぞれ設定されたオフセット値を記憶する記憶手段とを備え、前記非通常モードでの複数の動作として、前記トナー像の画像濃度を目標濃度に制御するための画像形成条件調整動作、前記静電潜像を形成することなく前記現像器から前記像担持体にトナーを供給するトナーまぶし動作、前記像担持体上に前記トナーを強制消費させるリフレッシュ動作、前記現像器の空回転動作、および現像ローラの空回転動作のうち少なくとも２つの動作が含まれ、前記エンジンコントローラは、前記画像形成条件調整動作および前記リフレッシュ動作では、前記メインコントローラから入力される前記画像データに基づくことなく当該エンジンコントローラで各動作に対応して作成される画像パターンに基づき、前記像担持体上に当該画像パターンのトナー像を形成する動作を制御する画像形成装置において、
前記通常のトナー像形成動作の際に消費される第１トナー量を前記画像データに基づき求める第１工程と、
前記非通常モードでの動作の際に消費される第２トナー量を求める第２工程とを備え、
前記第１工程では、前記通常のトナー像形成動作が実行されると、前記ドットカウンタでカウントされたカウント値を前記第１トナー量とし、
前記第２工程では、前記非通常モードでの動作が実行されると、その動作に対応するオフセット値を前記記憶手段から抽出し、その抽出したオフセット値を前記第２トナー量とし、
前記第１トナー量を積算した第１積算値および前記第２トナー量を積算した第２積算値の合計に基づいて、消費された全トナー量を求め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。
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