JP4419380B2 - 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】
このような画像形成装置では、外部装置から与えられる画像データ（プリンタ、ファクシミリ装置などの場合）、あるいはスキャナ等で読み込んだ画像データ（複写機の場合）に対して必要な処理を施し画像形成を行うための画像信号に変換する制御部と、こうして得られた画像信号に基づき実際に画像形成動作を実行するエンジン部とが、それぞれ独立した機能ブロックとして構成されているのが一般的である。そして、このように制御部からエンジン部へ受け渡される画像信号に基づいて、上記した印刷ドットの状態を求めることが可能である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１７４９２９号公報（第４頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにすることで、画像形成を行うときのトナー消費量を求めることができるのであるが、この種の画像形成装置では、制御部からの画像信号によらない画像形成動作をエンジン部が実行可能に構成されたものがある。例えば、パッチ画像として所定パターンのトナー像を形成し、その画像濃度に基づいて画像形成条件を最適化する最適化処理を、エンジン部が単独で実行するように構成された装置がある。
【０００６】
そのため、このような装置では、制御部からエンジン部への画像信号からトナー消費量を求めるだけでは、正確なトナー消費量を把握することができない場合があった。そこで、このような装置においてもトナー消費量を精度よく求めることのできる技術の確立が望まれている。
【０００７】
この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、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、トナー消費量を精度よく求めることを目的とする。
【０００８】
【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、トナー像を表面に担持可能な像担持体と、前記像担持体表面に当接するブレードで前記像担持体表面の残留トナーを掻き落とすクリーニング部とを有するとともに、画像信号を受信して前記画像信号に対応したトナー像を像担持体上に形成する画像形成モードと、前記画像信号によらずにトナー像を形成する単独動作モードとを実行可能なエンジン部を備え、前記画像形成モードの実行により前記トナー像として前記像担持体上に付着するトナー量と、前記単独動作モードの実行により前記エンジン部で消費されるトナー量としての第１オフセット値と、前記エンジン部の駆動時間に応じた第２オフセット値との合計に基づいてトナー消費量を算出し、しかも、前記単独動作モードとして、画像濃度に影響を与える濃度制御因子を多段階に変更設定しながら所定の画像パターンに対応するトナー像を形成する動作モードと、ユーザが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形成する動作モードと、前記画像形成モードの実行に先立って、前記ブレードとの当接による前記像担持体の磨耗を防止するためのトナーを前記像担持体表面に付着させるプレ動作モードとを少なくとも実行し、前記画像形成モードにおいて互いに異なる色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する際には最初にイエロー色トナーを用いてトナー像を形成する一方、前記プレ動作モードにおいてはイエロー色トナーを使用し、前記各単独動作モードのそれぞれに対し個別に前記第１オフセット値が予め設定されていることを特徴としている。
【０００９】
このように構成された発明では、画像を形成するために消費されたトナー量と、単独動作モードで消費されたトナー量と、エンジン部の駆動時間に応じた第２オフセット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。ここで、単独動作モードとしては、画像濃度に影響を与える濃度制御因子を多段階に変更設定しながら所定の画像パターンに対応するトナー像を形成する動作モードと、ユーザが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形成する動作モードと、前記画像形成モードの実行に先立って、前記ブレードとの当接による前記像担持体の磨耗を防止するためのトナーを前記像担持体表面に付着させるプレ動作モードとを実行する。単独動作モードでは形成されるトナー像の画像パターンは既知であり、したがってこのようなトナー像を形成したときに消費されるトナー量についても予め求めておくことができる。そこで、このトナー量を第１オフセット値として設定しておけば、トナー消費量を簡単に、しかも精度よく求めることが可能である。また、エンジン部の駆動時間に応じた第２オフセット値をトナー消費量に加算することが望ましい。というのは、このような画像形成装置では、その動作中に装置内部に飛散することで一部のトナーが失われることがあるからである。こうして失われるトナーの量はエンジン部の駆動時間に応じて増加するから、このトナー量に対応する第２オフセット値を算入することにより、トナー消費量をより精度よく求めることができる。なお、このようなトナー飛散は、画像形成モード、単独動作モードのいずれを実行する場合にも生じるから、これらのいずれを実行する場合にも上記第２オフセット値を加算するのが好ましい。
【００１０】
また、このような画像形成装置では、形成すべき画像に対応した前記画像信号を生成し前記エンジン部に送信する制御部をさらに備えるようにしてもよい。すなわち、エンジン部で扱う画像信号を、形成すべき画像の内容に応じて装置内部で生成するようにすることで、外部装置等とのインターフェースの利便性を高めることができる。このような画像信号の生成は、外部装置やオペレータから画像形成要求があったときにはその要求に応じて行うほか、所定の判断基準に基づき制御部が必要と判断したときに行うようにすることができる。
【００１２】
なお、この第１オフセット値は単一の値に限定されない。例えば、単独動作モードとして、形成する画像パターンやその形成個数などが相互に異なる複数の動作モードを実行可能な場合には、各動作モード毎にトナー消費量が異なるので、前記第１オフセット値も各動作モード毎に存在することになる。そして、これらの動作モードのうちいずれかが実行されると、その動作モードに応じて設定された第１オフセット値がトナー消費量に加算される。
【００１３】
このような前記単独動作モードは、前記画像パターンとしてのパッチ画像パターンに対応して形成されたトナー像の画像濃度に基づいて画像形成条件を調整する濃度制御モードを含むものであってもよい。このような画像形成条件の調整は、パッチ画像として所定パターンの画像を形成し、その画像濃度に基づいてエンジン部各部を調整することによって行うので、外部からの画像信号によらずエンジン部が単独で行うことができる。
【００１５】
また、画像形成モードにおけるトナー消費量を求めるためには、例えば、前記画像信号に基づいて、前記像担持体上に形成される印刷ドットの数をカウントし、そのカウント値に基づいて前記像担持体上に付着するトナー量を求めることができる。こうすることで、トナー消費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。さらに、印刷ドット当たりのトナー消費量はドットの連続状態によっても変化する。そこで、前記印刷ドットを、隣接する印刷ドットの状態に応じて複数のグループに分けるとともに、前記印刷ドットの数を各グループ毎に個別にカウントし、各グループ毎のカウント値のそれぞれに所定の重み付け係数を乗じた値を合計することによって前記像担持体上に付着するトナー量を求めるようにしてもよい。こうすることで、さらに精度よくトナー消費量を求めることが可能となる。
【００１６】
また、上記のようにすることでトナー消費量を精度よく求めることができるので、装置内のトナーの減り具合についても的確に把握することができる。そこで、こうして求められた前記トナー消費量が所定値を超えたときにトナーエンドと判定する判定機能を有するようにしてもよい。この所定値は、装置に当初収容されたトナー量と、当該装置において所定の画像品質で画像を形成するために装置内に最低限必要なトナー量とに基づいて定めることができる。
【００１７】
また、この発明にかかる画像形成装置は、トナー像を表面に担持可能な像担持体と、前記像担持体表面に当接するブレードで前記像担持体表面の残留トナーを掻き落とすクリーニング部とを有するとともに、画像信号を受信して前記画像信号に対応したトナー像を像担持体上に形成する画像形成モードと、前記画像信号によらない所定の動作によってトナーを消費する単独動作モードとを実行可能な画像形成装置において、上記目的を達成するため、前記画像形成モードの実行により前記トナー像として前記像担持体上に付着するトナー量と、前記単独動作モードの実行により消費されるトナー量としての第１オフセット値との合計に基づいてトナー消費量を算出し、しかも、前記単独動作モードとして、前記画像形成モードの実行に先立って、前記ブレードとの当接による前記像担持体の磨耗を防止するためのトナーを前記像担持体表面に付着させるプレ動作モードを実行し、前記画像形成モードにおいて互いに異なる色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する際には最初にイエロー色トナーを用いてトナー像を形成する一方、前記プレ動作モードにおいてはイエロー色トナーを使用するとともに、前記プレ動作モードにおいて消費するトナー量として予め求められた値をイエロー色についての前記第１オフセット値とすることを特徴としている。
【００１８】
このように構成された発明では、単独動作モードとしてのプレ動作モードの実行により消費されるトナーの量を簡単な方法で求めることができる。また、この画像形成装置においても、前記画像形成モードを実行するときには、前記画像信号に基づいて、前記像担持体上に形成される印刷ドットの数をカウントし、そのカウント値に基づいてそのときのトナー消費量を求めることが可能である。そして、こうして各動作モードに応じた方法で、それぞれの動作モード実行時のトナー消費量を個別に求めることによって、トナー消費量を精度よく求めることができる。また、こうして求めた各動作モード毎のトナー消費量を合計することで、当該装置における全トナー消費量を求めることができる。
【００１９】
また、この発明にかかるトナー消費量の計算方法は、上記目的を達成するため、トナー像を表面に担持可能な像担持体と、前記像担持体表面に当接するブレードで前記像担持体表面の残留トナーを掻き落とすクリーニング部とを有するとともに、画像信号を受信して前記画像信号に対応したトナー像を像担持体上に形成する画像形成モードと、画像濃度に影響を与える濃度制御因子を多段階に変更設定しながら前記画像信号によらずにトナー像を形成する単独動作モードとを実行可能な画像形成装置におけるトナー消費量の算出方法であって、前記画像形成モードによるトナー消費量として、入力される画像信号に基づいて、形成される印刷ドットの数を求め、その印刷ドット数と所定の係数とを乗じた値と、前記単独動作モードによるトナー消費量としての第１オフセット値と、前記画像形成装置の駆動時間に応じた第２オフセット値との合計に基づいて消費された全トナー量を求め、しかも、前記単独動作モードとして、画像濃度に影響を与える濃度制御因子を多段階に変更設定しながら所定の画像パターンに対応するトナー像を形成する動作モードと、ユーザが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形成する動作モードと、前記画像形成モードの実行に先立って、前記ブレードとの当接による前記像担持体の磨耗を防止するためのトナーを前記像担持体表面に付着させるプレ動作モードとを少なくとも実行し、前記画像形成モードにおいて互いに異なる色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する際には最初にイエロー色トナーを用いてトナー像を形成する一方、前記プレ動作モードにおいてはイエロー色トナーを使用し、前記各単独動作モードのそれぞれに対し個別に前記第１オフセット値を予め設定していることを特徴としている。
【００２０】
このように構成された発明では、上記した画像形成装置の発明と同様に、画像信号に基づくトナー像を形成することで消費されるトナー量と、画像信号によらないトナー像を形成する各種の単独動作モードで消費されるトナー量と、飛散やカブリ等トナー像形成に寄与しない形で消費されるトナー量とが、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、それらを合算することで、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。
【００２１】
【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の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。これらエンジンコントローラ１２およびエンジンＥＧが本発明の「エンジン部」に相当し、またメインコントローラ１１が「制御部」に相当している。
【００２２】
このエンジン部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。
【００２３】
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てこの露光パワー制御部１２３が露光ユニット６を制御し、光ビームＬを感光体２上に露光して感光体２上に画像信号に対応する静電潜像を形成する。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（後述する濃度制御モード等）、パターン作成モジュール１２５から出力されるパッチ画像信号が露光パワー制御部１２３に与えられてパッチ潜像が形成される。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（後述する画像形成モード）、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に応じて光ビームＬが感光体２上に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。
【００２４】
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、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。
【００２５】
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掻き落とす。また、必要に応じて不図示の除電部にて、感光体２の表面電位がリセットされる。
【００２６】
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は不図示のクリーニング部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。
【００２７】
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、後述する濃度制御モード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。
【００２８】
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り、符号１２７はＣＰＵ１２４で行う演算プログラム、ＣＰＵ１２４における演算結果、ならびにエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのメモリ（記憶手段）である。さらに、この画像形成装置のメインコントローラ１１には、ビデオカウンタ２００が設けられている。
【００２９】
図３はビデオカウンタの構成を示すブロック図である。このビデオカウンタ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、このビデオカウンタ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。
【００３０】
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に与えられるものと同じ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と比較し、そのレベルが閾値以上であれば判別回路２０２に値「１」を出力する一方、そのレベルが閾値未満であれば値「０」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。
【００３１】
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「１」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。また、判別回路２０２は、印刷ドットが３個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連続ドットの個数Ｃ２が積算される。
【００３２】
さらに、対象となる印刷ドットの左右に閾値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。このようにして、各カウンタ２０３〜２０５のそれぞれには、印刷ドットの個数Ｃ１、そのうちの３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、必要に応じてこれらの値がエンジンコントローラ１２のＣＰＵ１２４に送信され、後述するトナー残量の計算に用いられる。
【００３３】
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画像形成モードが実行される。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、その画像信号をエンジンコントローラ１１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。
【００３４】
図４は画像形成モード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４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。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加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。
【００３５】
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。図４のトナーカウント動作（１）では、まずビデオカウンタ２００から印刷ドットのカウント値Ｃ１、Ｃ２およびＣ３を読み込む（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。
【００３６】
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）。
【００３７】
さらに、この種の画像形成装置では、無地、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。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、当該現像器に対して現像バイアスを印加した時間や、現像器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（図示省略）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、駆動オフセット値を用紙サイズ毎に予め定めておいてもよい。
【００３８】
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）。
【００３９】
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との和が、１枚分の画像形成を行ったときのトナー消費量に相当する。そして、１枚の画像形成を行う毎に消費したトナーの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、画像形成終了時点での現像器４Ｙ内のトナー残量Ｔrを求めることができる。
【００４０】
なお、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、各現像器に例えば不揮発性メモリ等の記憶手段を設けておき、現像器が装置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記憶手段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。
【００４１】
図４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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
ところで、この画像形成装置では、上記した画像形成モードのほかに、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濃度制御モードを実行可能となっている。
【００４５】
図５は濃度制御モードの動作を示すフローチャートである。この濃度制御モードでは、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）。
【００４６】
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、この実施形態の濃度制御モード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。
【００４７】
この濃度制御モードにおいては、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、濃度制御モードにおいては、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。
【００４８】
また、この濃度制御モードは、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。
【００４９】
この濃度制御モード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５に示すように、現像バイアスの最適化を行った後に、濃度制御モード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）。
【００５０】
図６は濃度制御モード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。濃度制御モードでは、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、このトナーカウント動作（２）では、パッチ画像の形成を行う毎に所定のオフセット値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。
【００５１】
すなわち、このトナーカウント動作（２）では、まず、作成したパッチ画像パターンに対応して予め設定されたテストパターンオフセット値Ｔotを求める（ステップＳ１４１）。このテストパターンオフセット値Ｔotは、パッチ画像を形成することにより消費されるトナー量を表すものであり、画像のパターン毎に予め実験により求められた値である。したがって、この値Ｔotは、形成する画像のパターンによって異なる。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。
【００５２】
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４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Ｔotおよび駆動オフセット値Ｔodを差し引くことで、濃度制御モード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、濃度制御モードを実行した後のトナー残量Ｔrが求められる。
【００５３】
なお、この装置では、上記した画像形成モード、濃度制御モードの他にも、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上に形成する動作モードを実行することができる。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り、したがって、この動作モードも、メインコントローラ１１からの画像信号によらない画像形成を実行する動作モードである。そのため、この動作モード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Ｔotとして予め求められており、図６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ときのトナー残量Ｔrが求められる。
【００５４】
このように、この実施形態では、上記したテストパターンを形成する動作モード、および、先に述べた濃度制御モードが、本発明の「単独動作モード」に相当している。また、上記したテストパターンオフセット値Ｔotが本発明の「第１オフセット値」に、駆動オフセット値Ｔodが本発明の「第２オフセット値」にそれぞれ相当するものである。
【００５５】
さらに、この画像形成装置では、クリーニング部５（図１）のブレード（図示省略）との当接による感光体２の摩耗を防止するため、画像形成モードの実行に先立って、微量のトナーを感光体２表面に付着させるプレ動作モードを実行するようになっている。このときのトナー消費量も予め求められており、プレ動作モードが実行される毎に、そのトナー消費量に相当するオフセット値がトナー残量Ｔrから差し引かれる。このプレ動作モード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、画像形成モード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、画像形成モードにおいてはイエロー色をその第１色とするのが合理的である。
【００５６】
上記した各動作モード以外に、エンジン部が単独で、あるいはメインコントローラ１１からの画像信号に基づいてトナー像を形成する他の動作モードを備えている場合であっても同様にしてトナー消費量を求めることができる。すなわち、その動作モードがメインコントローラ１１から画像信号を与えることにより実行されるものであればその画像信号に基づきその動作モードにおけるトナー消費量を求めることができる一方、メインコントローラ１１からの画像信号によらない動作モードでは、形成する画像パターンに応じたオフセット値としてトナー消費量を求めることができる。
【００５７】
以上のように、この実施形態では、メインコントローラ１２からの画像信号に基づく画像形成モード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４）。一方、画像信号によらない濃度制御モード等の単独動作モードを実行したときには、当該動作モード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６）。そのため、実行される動作モード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。
【００５８】
そして、こうしてそれぞれの動作モードについて求めたトナー消費量を、各動作モード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。
【００５９】
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、ビデオカウンタ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、ビデオカウンタを、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。
【００６０】
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に設けたビデオカウンタ２００によるカウント値と、各単独動作モード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、ビデオカウンタ２００をエンジンコントローラ１２側に設けてもよい。
【００６１】
また、例えば、上記した実施形態では、画像形成モードにおいて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。
【００６２】
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、上記した濃度制御モード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濃度制御モード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濃度制御モード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のブレードにより感光体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。
【００６３】
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。
【００６４】
また、上記実施形態は、エンジン部と、外部装置から与えられる画像データに基づいてエンジン部で扱う画像信号を生成するメインコントローラ１１とが一体に構成された画像形成装置であるが、本発明の制御部としてのメインコントローラに相当する機能を備えず、エンジン部に与える画像信号が外部装置から入力されるように構成された装置に対しても、本発明を適用することが可能である。
【００６５】
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の実施形態を示す図である。
【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である。
【図３】 ビデオカウンタの構成を示すブロック図である。
【図４】 画像形成モード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。
【図５】 濃度制御モードの動作を示すフローチャートである。
【図６】 濃度制御モード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。
【符号の説明】
２…感光体（像担持体）、 １１…メインコントローラ（制御部）、 １２…エンジンコントローラ（エンジン部）、１１１，１２４…ＣＰＵ、 １２５…パターン作成モジュール、 １２７…メモリ、 ２００…ビデオカウンタ、 ＥＧ…エンジン（エンジン部）
【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】
このような画像形成装置では、外部装置から与えられる画像データ（プリンタ、ファクシミリ装置などの場合）、あるいはスキャナ等で読み込んだ画像データ（複写機の場合）に対して必要な処理を施し画像形成を行うための画像信号に変換する制御部と、こうして得られた画像信号に基づき実際に画像形成動作を実行するエンジン部とが、それぞれ独立した機能ブロックとして構成されているのが一般的である。そして、このように制御部からエンジン部へ受け渡される画像信号に基づいて、上記した印刷ドットの状態を求めることが可能である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１７４９２９号公報（第４頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにすることで、画像形成を行うときのトナー消費量を求めることができるのであるが、この種の画像形成装置では、制御部からの画像信号によらない画像形成動作をエンジン部が実行可能に構成されたものがある。例えば、パッチ画像として所定パターンのトナー像を形成し、その画像濃度に基づいて画像形成条件を最適化する最適化処理を、エンジン部が単独で実行するように構成された装置がある。
【０００６】
そのため、このような装置では、制御部からエンジン部への画像信号からトナー消費量を求めるだけでは、正確なトナー消費量を把握することができない場合があった。そこで、このような装置においてもトナー消費量を精度よく求めることのできる技術の確立が望まれている。
【０００７】
この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、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、トナー消費量を精度よく求めることを目的とする。
【０００８】
【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、トナー像を表面に担持可能な像担持体と、前記像担持体表面に当接するブレードで前記像担持体表面の残留トナーを掻き落とすクリーニング部とを有するとともに、画像信号を受信して前記画像信号に対応したトナー像を像担持体上に形成する画像形成モードと、前記画像信号によらずにトナー像を形成する単独動作モードとを実行可能なエンジン部を備え、前記画像形成モードの実行により前記トナー像として前記像担持体上に付着するトナー量と、前記単独動作モードの実行により前記エンジン部で消費されるトナー量としての第１オフセット値と、前記エンジン部の駆動時間に応じた第２オフセット値との合計に基づいてトナー消費量を算出し、しかも、前記単独動作モードとして、画像濃度に影響を与える濃度制御因子を多段階に変更設定しながら所定の画像パターンに対応するトナー像を形成する動作モードと、ユーザが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形成する動作モードと、前記画像形成モードの実行に先立って、前記ブレードとの当接による前記像担持体の磨耗を防止するためのトナーを前記像担持体表面に付着させるプレ動作モードとを少なくとも実行し、前記画像形成モードにおいて互いに異なる色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する際には最初にイエロー色トナーを用いてトナー像を形成する一方、前記プレ動作モードにおいてはイエロー色トナーを使用し、前記各単独動作モードのそれぞれに対し個別に前記第１オフセット値が予め設定されていることを特徴としている。
【０００９】
このように構成された発明では、画像を形成するために消費されたトナー量と、単独動作モードで消費されたトナー量と、エンジン部の駆動時間に応じた第２オフセット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。ここで、単独動作モードとしては、画像濃度に影響を与える濃度制御因子を多段階に変更設定しながら所定の画像パターンに対応するトナー像を形成する動作モードと、ユーザが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形成する動作モードと、前記画像形成モードの実行に先立って、前記ブレードとの当接による前記像担持体の磨耗を防止するためのトナーを前記像担持体表面に付着させるプレ動作モードとを実行する。単独動作モードでは形成されるトナー像の画像パターンは既知であり、したがってこのようなトナー像を形成したときに消費されるトナー量についても予め求めておくことができる。そこで、このトナー量を第１オフセット値として設定しておけば、トナー消費量を簡単に、しかも精度よく求めることが可能である。また、エンジン部の駆動時間に応じた第２オフセット値をトナー消費量に加算することが望ましい。というのは、このような画像形成装置では、その動作中に装置内部に飛散することで一部のトナーが失われることがあるからである。こうして失われるトナーの量はエンジン部の駆動時間に応じて増加するから、このトナー量に対応する第２オフセット値を算入することにより、トナー消費量をより精度よく求めることができる。なお、このようなトナー飛散は、画像形成モード、単独動作モードのいずれを実行する場合にも生じるから、これらのいずれを実行する場合にも上記第２オフセット値を加算するのが好ましい。
【００１０】
また、このような画像形成装置では、形成すべき画像に対応した前記画像信号を生成し前記エンジン部に送信する制御部をさらに備えるようにしてもよい。すなわち、エンジン部で扱う画像信号を、形成すべき画像の内容に応じて装置内部で生成するようにすることで、外部装置等とのインターフェースの利便性を高めることができる。このような画像信号の生成は、外部装置やオペレータから画像形成要求があったときにはその要求に応じて行うほか、所定の判断基準に基づき制御部が必要と判断したときに行うようにすることができる。
【００１２】
なお、この第１オフセット値は単一の値に限定されない。例えば、単独動作モードとして、形成する画像パターンやその形成個数などが相互に異なる複数の動作モードを実行可能な場合には、各動作モード毎にトナー消費量が異なるので、前記第１オフセット値も各動作モード毎に存在することになる。そして、これらの動作モードのうちいずれかが実行されると、その動作モードに応じて設定された第１オフセット値がトナー消費量に加算される。
【００１３】
このような前記単独動作モードは、前記画像パターンとしてのパッチ画像パターンに対応して形成されたトナー像の画像濃度に基づいて画像形成条件を調整する濃度制御モードを含むものであってもよい。このような画像形成条件の調整は、パッチ画像として所定パターンの画像を形成し、その画像濃度に基づいてエンジン部各部を調整することによって行うので、外部からの画像信号によらずエンジン部が単独で行うことができる。
【００１５】
また、画像形成モードにおけるトナー消費量を求めるためには、例えば、前記画像信号に基づいて、前記像担持体上に形成される印刷ドットの数をカウントし、そのカウント値に基づいて前記像担持体上に付着するトナー量を求めることができる。こうすることで、トナー消費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。さらに、印刷ドット当たりのトナー消費量はドットの連続状態によっても変化する。そこで、前記印刷ドットを、隣接する印刷ドットの状態に応じて複数のグループに分けるとともに、前記印刷ドットの数を各グループ毎に個別にカウントし、各グループ毎のカウント値のそれぞれに所定の重み付け係数を乗じた値を合計することによって前記像担持体上に付着するトナー量を求めるようにしてもよい。こうすることで、さらに精度よくトナー消費量を求めることが可能となる。
【００１６】
また、上記のようにすることでトナー消費量を精度よく求めることができるので、装置内のトナーの減り具合についても的確に把握することができる。そこで、こうして求められた前記トナー消費量が所定値を超えたときにトナーエンドと判定する判定機能を有するようにしてもよい。この所定値は、装置に当初収容されたトナー量と、当該装置において所定の画像品質で画像を形成するために装置内に最低限必要なトナー量とに基づいて定めることができる。
【００１７】
また、この発明にかかる画像形成装置は、トナー像を表面に担持可能な像担持体と、前記像担持体表面に当接するブレードで前記像担持体表面の残留トナーを掻き落とすクリーニング部とを有するとともに、画像信号を受信して前記画像信号に対応したトナー像を像担持体上に形成する画像形成モードと、前記画像信号によらない所定の動作によってトナーを消費する単独動作モードとを実行可能な画像形成装置において、上記目的を達成するため、前記画像形成モードの実行により前記トナー像として前記像担持体上に付着するトナー量と、前記単独動作モードの実行により消費されるトナー量としての第１オフセット値との合計に基づいてトナー消費量を算出し、しかも、前記単独動作モードとして、前記画像形成モードの実行に先立って、前記ブレードとの当接による前記像担持体の磨耗を防止するためのトナーを前記像担持体表面に付着させるプレ動作モードを実行し、前記画像形成モードにおいて互いに異なる色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する際には最初にイエロー色トナーを用いてトナー像を形成する一方、前記プレ動作モードにおいてはイエロー色トナーを使用するとともに、前記プレ動作モードにおいて消費するトナー量として予め求められた値をイエロー色についての前記第１オフセット値とすることを特徴としている。
【００１８】
このように構成された発明では、単独動作モードとしてのプレ動作モードの実行により消費されるトナーの量を簡単な方法で求めることができる。また、この画像形成装置においても、前記画像形成モードを実行するときには、前記画像信号に基づいて、前記像担持体上に形成される印刷ドットの数をカウントし、そのカウント値に基づいてそのときのトナー消費量を求めることが可能である。そして、こうして各動作モードに応じた方法で、それぞれの動作モード実行時のトナー消費量を個別に求めることによって、トナー消費量を精度よく求めることができる。また、こうして求めた各動作モード毎のトナー消費量を合計することで、当該装置における全トナー消費量を求めることができる。
【００１９】
また、この発明にかかるトナー消費量の計算方法は、上記目的を達成するため、トナー像を表面に担持可能な像担持体と、前記像担持体表面に当接するブレードで前記像担持体表面の残留トナーを掻き落とすクリーニング部とを有するとともに、画像信号を受信して前記画像信号に対応したトナー像を像担持体上に形成する画像形成モードと、画像濃度に影響を与える濃度制御因子を多段階に変更設定しながら前記画像信号によらずにトナー像を形成する単独動作モードとを実行可能な画像形成装置におけるトナー消費量の算出方法であって、前記画像形成モードによるトナー消費量として、入力される画像信号に基づいて、形成される印刷ドットの数を求め、その印刷ドット数と所定の係数とを乗じた値と、前記単独動作モードによるトナー消費量としての第１オフセット値と、前記画像形成装置の駆動時間に応じた第２オフセット値との合計に基づいて消費された全トナー量を求め、しかも、前記単独動作モードとして、画像濃度に影響を与える濃度制御因子を多段階に変更設定しながら所定の画像パターンに対応するトナー像を形成する動作モードと、ユーザが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形成する動作モードと、前記画像形成モードの実行に先立って、前記ブレードとの当接による前記像担持体の磨耗を防止するためのトナーを前記像担持体表面に付着させるプレ動作モードとを少なくとも実行し、前記画像形成モードにおいて互いに異なる色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する際には最初にイエロー色トナーを用いてトナー像を形成する一方、前記プレ動作モードにおいてはイエロー色トナーを使用し、前記各単独動作モードのそれぞれに対し個別に前記第１オフセット値を予め設定していることを特徴としている。
【００２０】
このように構成された発明では、上記した画像形成装置の発明と同様に、画像信号に基づくトナー像を形成することで消費されるトナー量と、画像信号によらないトナー像を形成する各種の単独動作モードで消費されるトナー量と、飛散やカブリ等トナー像形成に寄与しない形で消費されるトナー量とが、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、それらを合算することで、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。
【００２１】
【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の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。これらエンジンコントローラ１２およびエンジンＥＧが本発明の「エンジン部」に相当し、またメインコントローラ１１が「制御部」に相当している。
【００２２】
このエンジン部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。
【００２３】
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てこの露光パワー制御部１２３が露光ユニット６を制御し、光ビームＬを感光体２上に露光して感光体２上に画像信号に対応する静電潜像を形成する。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（後述する濃度制御モード等）、パターン作成モジュール１２５から出力されるパッチ画像信号が露光パワー制御部１２３に与えられてパッチ潜像が形成される。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（後述する画像形成モード）、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に応じて光ビームＬが感光体２上に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。
【００２４】
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、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。
【００２５】
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掻き落とす。また、必要に応じて不図示の除電部にて、感光体２の表面電位がリセットされる。
【００２６】
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は不図示のクリーニング部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。
【００２７】
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、後述する濃度制御モード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。
【００２８】
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り、符号１２７はＣＰＵ１２４で行う演算プログラム、ＣＰＵ１２４における演算結果、ならびにエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのメモリ（記憶手段）である。さらに、この画像形成装置のメインコントローラ１１には、ビデオカウンタ２００が設けられている。
【００２９】
図３はビデオカウンタの構成を示すブロック図である。このビデオカウンタ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、このビデオカウンタ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。
【００３０】
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に与えられるものと同じ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と比較し、そのレベルが閾値以上であれば判別回路２０２に値「１」を出力する一方、そのレベルが閾値未満であれば値「０」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。
【００３１】
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「１」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。また、判別回路２０２は、印刷ドットが３個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連続ドットの個数Ｃ２が積算される。
【００３２】
さらに、対象となる印刷ドットの左右に閾値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。このようにして、各カウンタ２０３〜２０５のそれぞれには、印刷ドットの個数Ｃ１、そのうちの３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、必要に応じてこれらの値がエンジンコントローラ１２のＣＰＵ１２４に送信され、後述するトナー残量の計算に用いられる。
【００３３】
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画像形成モードが実行される。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、その画像信号をエンジンコントローラ１１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。
【００３４】
図４は画像形成モード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４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。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加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。
【００３５】
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。図４のトナーカウント動作（１）では、まずビデオカウンタ２００から印刷ドットのカウント値Ｃ１、Ｃ２およびＣ３を読み込む（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。
【００３６】
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）。
【００３７】
さらに、この種の画像形成装置では、無地、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。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、当該現像器に対して現像バイアスを印加した時間や、現像器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（図示省略）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、駆動オフセット値を用紙サイズ毎に予め定めておいてもよい。
【００３８】
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）。
【００３９】
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との和が、１枚分の画像形成を行ったときのトナー消費量に相当する。そして、１枚の画像形成を行う毎に消費したトナーの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、画像形成終了時点での現像器４Ｙ内のトナー残量Ｔrを求めることができる。
【００４０】
なお、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、各現像器に例えば不揮発性メモリ等の記憶手段を設けておき、現像器が装置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記憶手段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。
【００４１】
図４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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
ところで、この画像形成装置では、上記した画像形成モードのほかに、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濃度制御モードを実行可能となっている。
【００４５】
図５は濃度制御モードの動作を示すフローチャートである。この濃度制御モードでは、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）。
【００４６】
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、この実施形態の濃度制御モード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。
【００４７】
この濃度制御モードにおいては、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、濃度制御モードにおいては、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。
【００４８】
また、この濃度制御モードは、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。
【００４９】
この濃度制御モード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５に示すように、現像バイアスの最適化を行った後に、濃度制御モード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）。
【００５０】
図６は濃度制御モード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。濃度制御モードでは、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、このトナーカウント動作（２）では、パッチ画像の形成を行う毎に所定のオフセット値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。
【００５１】
すなわち、このトナーカウント動作（２）では、まず、作成したパッチ画像パターンに対応して予め設定されたテストパターンオフセット値Ｔotを求める（ステップＳ１４１）。このテストパターンオフセット値Ｔotは、パッチ画像を形成することにより消費されるトナー量を表すものであり、画像のパターン毎に予め実験により求められた値である。したがって、この値Ｔotは、形成する画像のパターンによって異なる。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。
【００５２】
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４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Ｔotおよび駆動オフセット値Ｔodを差し引くことで、濃度制御モード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、濃度制御モードを実行した後のトナー残量Ｔrが求められる。
【００５３】
なお、この装置では、上記した画像形成モード、濃度制御モードの他にも、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上に形成する動作モードを実行することができる。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り、したがって、この動作モードも、メインコントローラ１１からの画像信号によらない画像形成を実行する動作モードである。そのため、この動作モード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Ｔotとして予め求められており、図６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ときのトナー残量Ｔrが求められる。
【００５４】
このように、この実施形態では、上記したテストパターンを形成する動作モード、および、先に述べた濃度制御モードが、本発明の「単独動作モード」に相当している。また、上記したテストパターンオフセット値Ｔotが本発明の「第１オフセット値」に、駆動オフセット値Ｔodが本発明の「第２オフセット値」にそれぞれ相当するものである。
【００５５】
さらに、この画像形成装置では、クリーニング部５（図１）のブレード（図示省略）との当接による感光体２の摩耗を防止するため、画像形成モードの実行に先立って、微量のトナーを感光体２表面に付着させるプレ動作モードを実行するようになっている。このときのトナー消費量も予め求められており、プレ動作モードが実行される毎に、そのトナー消費量に相当するオフセット値がトナー残量Ｔrから差し引かれる。このプレ動作モード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、画像形成モード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、画像形成モードにおいてはイエロー色をその第１色とするのが合理的である。
【００５６】
上記した各動作モード以外に、エンジン部が単独で、あるいはメインコントローラ１１からの画像信号に基づいてトナー像を形成する他の動作モードを備えている場合であっても同様にしてトナー消費量を求めることができる。すなわち、その動作モードがメインコントローラ１１から画像信号を与えることにより実行されるものであればその画像信号に基づきその動作モードにおけるトナー消費量を求めることができる一方、メインコントローラ１１からの画像信号によらない動作モードでは、形成する画像パターンに応じたオフセット値としてトナー消費量を求めることができる。
【００５７】
以上のように、この実施形態では、メインコントローラ１２からの画像信号に基づく画像形成モード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４）。一方、画像信号によらない濃度制御モード等の単独動作モードを実行したときには、当該動作モード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６）。そのため、実行される動作モード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。
【００５８】
そして、こうしてそれぞれの動作モードについて求めたトナー消費量を、各動作モード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。
【００５９】
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、ビデオカウンタ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、ビデオカウンタを、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。
【００６０】
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に設けたビデオカウンタ２００によるカウント値と、各単独動作モード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、ビデオカウンタ２００をエンジンコントローラ１２側に設けてもよい。
【００６１】
また、例えば、上記した実施形態では、画像形成モードにおいて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。
【００６２】
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、上記した濃度制御モード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濃度制御モード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濃度制御モード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のブレードにより感光体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。
【００６３】
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。
【００６４】
また、上記実施形態は、エンジン部と、外部装置から与えられる画像データに基づいてエンジン部で扱う画像信号を生成するメインコントローラ１１とが一体に構成された画像形成装置であるが、本発明の制御部としてのメインコントローラに相当する機能を備えず、エンジン部に与える画像信号が外部装置から入力されるように構成された装置に対しても、本発明を適用することが可能である。
【００６５】
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の実施形態を示す図である。
【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である。
【図３】 ビデオカウンタの構成を示すブロック図である。
【図４】 画像形成モード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。
【図５】 濃度制御モードの動作を示すフローチャートである。
【図６】 濃度制御モード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。
【符号の説明】
２…感光体（像担持体）、 １１…メインコントローラ（制御部）、 １２…エンジンコントローラ（エンジン部）、１１１，１２４…ＣＰＵ、 １２５…パターン作成モジュール、 １２７…メモリ、 ２００…ビデオカウンタ、 ＥＧ…エンジン（エンジン部）
Claims (8)
- トナー像を表面に担持可能な像担持体と、前記像担持体表面に当接するブレードで前記像担持体表面の残留トナーを掻き落とすクリーニング部とを有するとともに、
画像信号を受信して前記画像信号に対応したトナー像を像担持体上に形成する画像形成モードと、
前記画像信号によらずにトナー像を形成する単独動作モードと
を実行可能なエンジン部を備え、
前記画像形成モードの実行により前記トナー像として前記像担持体上に付着するトナー量と、前記単独動作モードの実行により前記エンジン部で消費されるトナー量としての第１オフセット値と、前記エンジン部の駆動時間に応じた第２オフセット値との合計に基づいてトナー消費量を算出し、しかも、
前記単独動作モードとして、画像濃度に影響を与える濃度制御因子を多段階に変更設定しながら所定の画像パターンに対応するトナー像を形成する動作モードと、ユーザが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形成する動作モードと、前記画像形成モードの実行に先立って、前記ブレードとの当接による前記像担持体の磨耗を防止するためのトナーを前記像担持体表面に付着させるプレ動作モードとを少なくとも実行し、
前記画像形成モードにおいて互いに異なる色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する際には最初にイエロー色トナーを用いてトナー像を形成する一方、前記プレ動作モードにおいてはイエロー色トナーを使用し、
前記各単独動作モードのそれぞれに対し個別に前記第１オフセット値が予め設定されていることを特徴とする画像形成装置。 - 形成すべき画像に対応した前記画像信号を生成し前記エンジン部に送信する制御部をさらに備える請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記画像信号に基づいて、前記像担持体上に形成される印刷ドットの数をカウントし、そのカウント値に基づいて前記像担持体上に付着するトナー量を求める請求項１または２に記載の画像形成装置。
- 前記印刷ドットを、隣接する印刷ドットの状態に応じて複数のグループに分けるとともに、前記印刷ドットの数を各グループ毎に個別にカウントし、各グループ毎のカウント値のそれぞれに所定の重み付け係数を乗じた値を合計することによって前記像担持体上に付着するトナー量を求める請求項３に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。
- トナー像を表面に担持可能な像担持体と、前記像担持体表面に当接するブレードで前記像担持体表面の残留トナーを掻き落とすクリーニング部とを有するとともに、画像信号を受信して前記画像信号に対応したトナー像を像担持体上に形成する画像形成モードと、前記画像信号によらない所定の動作によってトナーを消費する単独動作モードとを実行可能な画像形成装置において、
前記画像形成モードの実行により前記トナー像として前記像担持体上に付着するトナー量と、前記単独動作モードの実行により消費されるトナー量としての第１オフセット値との合計に基づいてトナー消費量を算出し、しかも、
前記単独動作モードとして、前記画像形成モードの実行に先立って、前記ブレードとの当接による前記像担持体の磨耗を防止するためのトナーを前記像担持体表面に付着させるプレ動作モードを実行し、
前記画像形成モードにおいて互いに異なる色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する際には最初にイエロー色トナーを用いてトナー像を形成する一方、前記プレ動作モードにおいてはイエロー色トナーを使用するとともに、前記プレ動作モードにおいて消費するトナー量として予め求められた値をイエロー色についての前記第１オフセット値とする
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記画像形成モードを実行するときには、前記画像信号に基づいて、前記像担持体上に形成される印刷ドットの数をカウントし、そのカウント値に基づいてそのときのトナー消費量を求める請求項６に記載の画像形成装置。
- トナー像を表面に担持可能な像担持体と、前記像担持体表面に当接するブレードで前記像担持体表面の残留トナーを掻き落とすクリーニング部とを有するとともに、画像信号を受信して前記画像信号に対応したトナー像を像担持体上に形成する画像形成モードと、画像濃度に影響を与える濃度制御因子を多段階に変更設定しながら前記画像信号によらずにトナー像を形成する単独動作モードとを実行可能な画像形成装置におけるトナー消費量の算出方法であって、
前記画像形成モードによるトナー消費量として、入力される画像信号に基づいて、形成される印刷ドットの数を求め、その印刷ドット数と所定の係数とを乗じた値と、
前記単独動作モードによるトナー消費量としての第１オフセット値と、
前記画像形成装置の駆動時間に応じた第２オフセット値と
の合計に基づいて、消費された全トナー量を求め、しかも、
前記単独動作モードとして、画像濃度に影響を与える濃度制御因子を多段階に変更設定しながら所定の画像パターンに対応するトナー像を形成する動作モードと、ユーザが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形成する動作モードと、前記画像形成モードの実行に先立って、前記ブレードとの当接による前記像担持体の磨耗を防止するためのトナーを前記像担持体表面に付着させるプレ動作モードとを少なくとも実行し、
前記画像形成モードにおいて互いに異なる色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する際には最初にイエロー色トナーを用いてトナー像を形成する一方、前記プレ動作モードにおいてはイエロー色トナーを使用し、
前記各単独動作モードのそれぞれに対し個別に前記第１オフセット値を予め設定してい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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