JP4609077B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置におけるトナー不足を検知するための技術に関する。

電子写真記録方式の画像形成装置は、一般にトナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いて現像プロセスを実行する。トナーは「トナーカートリッジ」と呼ばれる補給装置に収容されており、必要に応じて、適量のトナーが補給装置から現像装置に供給される。仮に補給装置内のトナーが全て無くなったとしても、現像装置の内部には或る程度の量のトナーが残っているので、短期間であれば、その後も継続して現像プロセスを実行し得るようになっている。よって、利用者は現像装置内に残存しているトナーが尽きる前にトナーカートリッジを新たなものに交換すればよい。従来から画像形成装置におけるトナー不足に対処するための様々な技術が提唱されているが、例えば特許文献１，２には、補給装置内のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のトナー残量を測定し、トナーが不足するような場合にはその旨を報知するなどの処理を行うことが提案されている。

ところで、最近では省スペース化或いはコストダウンといった観点から、画像形成装置の小型化・簡略化が進んでいる。これによって、現像装置自身が保持することが可能なトナーの量が少なくなってきており、補給装置内のトナーが無くなってしまってから現像プロセスを継続して実行し得る期間が短縮化する傾向にある。このように、トナーが無くなってから現像プロセスを実行し得る期間が短くなると、利用者が新しいトナーカートリッジを用意して画像形成装置に装着するまでの時間的な余裕が無くなり、画像形成装置の使用中止を余儀なくされてしまうことがある。

また、コストダウンの観点からは画像形成装置内のセンサーレス化も進んでいる。これによって、トナー残量を検知するための専用センサが省かれてしまい、トナー残量の測定精度が悪化しているという事情がある。トナー残量の測定精度が悪いと、例えばトナーカートリッジ内のトナー残量が多いのにも関わらず、“トナーが不足している”と誤って判断され、利用者が交換する必要のないトナーカートリッジをも交換してしまう、という無駄が発生する。

特開２００２−３５７９４１号公報 特許第２９７２２０６号公報

本発明は、上述のような背景に鑑みてなされたものであり、利用者の利便性を考慮したうえでトナー不足による諸問題を解消し得る仕組みを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、複数色の画像を形成する画像形成装置であって、少なくとも黒色を含む複数色のトナーをそれぞれ収容する現像容器を有し、該現像容器に収容されているトナーを用いて現像を行う複数の現像装置と、前記現像容器に対して各色のトナーをそれぞれ補給する複数の補給装置と、黒色のトナーの不足を検知するための検知手段であって、黒色のトナーを収容する前記現像容器に接続されたトナーカートリッジに設けられ、当該トナーカートリッジ内のトナーの残量に応じた出力信号を出力するトナーエンプティセンサと、黒色以外の色のトナーの不足を検知するための検知手段であって、黒色以外の色のトナーを収容する前記現像容器に設けられ当該現像容器内のトナー濃度を透磁率又は光透過率によって測定し、測定したトナー濃度に応じた出力信号を出力するトナー濃度センサと、前記トナーエンプティセンサからの出力信号の値に基づいて黒色のトナーが前記トナーカートリッジに残っていないと判断した場合にはその旨のメッセージを報知する一方、前記トナー濃度センサからの出力信号の値に基づいて検知対象のトナーが前記現像容器内に残っていないと判断した場合にはその旨のメッセージを報知するとともに前記画像形成装置の動作を停止させるコントローラとを備えることを特徴とする画像形成装置を提供する。この発明によれば、黒色トナーの不足を黒色以外の色のトナーよりも早く判定することが可能となる。画像形成装置において最も頻繁に利用されるトナーは黒色トナーであるが、本発明によれば、黒色トナーが無くなったが故に画像形成装置の動作を停止せざるを得ない時間（ダウンタイム）をより少なくする効果を期待できる。

本発明の好ましい態様においては、前記コントローラは、前記トナーエンプティセンサからの出力信号の値が連続して閾値未満である回数が所定回数に到達すると、黒色のトナーが前記トナーカートリッジに残っていないと判断して、その旨のメッセージを報知する一方、前記トナー濃度センサからの出力信号の値が連続して閾値未満である回数が所定回数に到達すると、検知対象のトナーが前記現像容器内に残っていないと判断して、その旨のメッセージを報知するとともに前記画像形成装置の動作を停止させるようにしてもよい。

また、本発明は、複数色の画像を形成する画像形成装置であって、少なくとも黒色を含む複数色のトナーをそれぞれ収容する現像容器を有し、該現像容器に収容されているトナーを用いて現像を行う複数の現像装置と、前記現像容器に対して各色のトナーをそれぞれ補給する複数の補給装置と、黒色のトナーの不足を検知するための検知手段であって、黒色のトナーを収容する前記現像容器に設けられ黒色のトナーに関する当該現像容器内のトナー濃度を透磁率又は光透過率によって測定し、当該測定したトナー濃度に応じた出力信号を出力するトナー濃度センサと、黒色以外の色のトナーの不足を検知するための検知手段であって、前記現像装置によって現像された画像が転写された中間転写ベルトにおける当該画像の濃度に基づいてトナー濃度を測定する画像濃度センサと、前記トナー濃度センサからの出力信号の値に基づいて黒色のトナーが残っていないと判断した場合にはその旨のメッセージを報知する一方、前記画像濃度センサからの出力信号の値に基づいて検知対象のトナーが前記現像容器内に残っていないと判断した場合にはその旨のメッセージを報知するともに前記画像形成装置の動作を停止させるコントローラと、を備えることを特徴とする画像形成装置を提供する。

また、本発明の好ましい態様においては、前記コントローラは、前記トナー濃度センサからの出力信号の値が連続して閾値未満である回数が所定回数に到達すると、黒色のトナーが残っていないと判断して、その旨のメッセージを報知する一方、前記画像濃度センサからの出力信号の値が連続して閾値未満である回数が所定回数に到達すると、検知対象のトナーが前記現像容器内に残っていないと判断して、その旨のメッセージを報知するとともに前記画像形成装置の動作を停止させるようにしてもよい。

複数色の画像を形成するカラー画像形成装置において最も頻繁に利用されるトナーは黒色トナーであり、この黒色トナーが不足するような事態をできるだけ避けるようにすべきである。つまり、黒色トナーが無くなったが故に画像形成装置の動作を停止せざるを得ない時間（ダウンタイム）をより少なくすべきである。特に画像形成装置がプリント機能の他にファクシミリ機能も備えた複合機であるような場合、トナーが不足しているが故に、受信したファクシミリデータを出力できない、といった事態が利用者にとっては最も都合が悪い。そこで、本発明は、画像形成装置において最も頻繁に利用される黒色トナーのトナー不足を回避する仕組みをできるだけ簡易な構成で実現するようにしたものである。その具体的方策は以下の（i）〜（vi）である。

（i）黒色トナーの補給装置にのみ、トナーの不足を検知するトナーエンプティセンサを設け、黒色トナーのトナー不足を黒色以外の色のトナー不足よりも高精度に検知する（第１実施形態）。
（ii）黒色トナーの現像装置にのみ、現像装置内のトナー濃度を検知するトナー濃度センサを設け、黒色トナーのトナー不足を黒色以外の色のトナー不足よりも高精度に検知する（第２実施形態）。
（iii）黒色トナーの現像装置とトナー補給装置の間に、黒色トナーを一時的に蓄えるリザーブタンクを設ける（第３実施形態）。
（iv）黒色トナーの現像装置のトナー収容能力を黒色以外の色の現像装置よりも大きくする（第４実施形態）。
（v）黒色トナーについては、トナー不足の旨の報知を黒色以外の色のトナーよりも早めに行う（第５実施形態）。
（vi）黒色トナーが不足し始めた場合には、黒色トナーをできるだけ消費しないような動作モード（エコノミーモード）で現像プロセスを実行する（第６実施形態）。

以下、上記の第１実施形態〜第６実施形態について図面を参照しながら説明する。
（１）第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態における画像形成装置１００の構成を示す図である。この画像形成装置１００は、中間転写ベルトを用いるタンデム構成の画像形成装置であり、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンダ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の各色に対応した４系統の処理系を備えている。中間転写ベルト２０は、一方向に回転する駆動ロール（図示略）と、従動ロール２２と、中間転写ベルト２０に張力を加えるテンションロール２３とに張架され、駆動ロールにより上流から下流へ駆動される。また、トナー像が一次転写される位置よりも上流側には、中間転写ベルト２０をクリーニングするベルトクリーニング装置（図示略）が設けられている。

画像形成装置１００は、上流から下流へ順に配設された、各色のトナー像を形成するユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ及び１０Ｋと、中間転写ベルト２０をユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ及び１０Ｋに押し付けることにより、ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ及び１０Ｋに形成された４色分のトナー像を重ね合わせて中間転写ベルト２０に一次転写する１次転写ロール５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ及び５Ｋと、４色分のトナー像が重ね合わせて一次転写された中間転写ベルト２０に図示しない搬送ロールにより搬送された用紙を押し付ける２次転写ロール１５と、２次転写ロール１５によりトナー像が２次転写された用紙を過熱および加圧することにより当該トナー像を用紙に定着させる定着器（図示略）とを備えている。

ユニット１０Ｋは、黒色（Ｋ）のトナー像が形成される感光体ドラム１Ｋと、感光体ドラム１Ｋを帯電させる帯電器２Ｋと、黒色の画像信号の供給を受けると当該画像信号を用いて変調した露光光を感光体ドラム１Ｋに照射し、静電潜像を形成する露光部３と、静電潜像が形成された感光体ドラム１Ｋに、黒色のトナーを付着させてトナー像を形成する２成分現像方式の現像装置４Ｋと、形成されたトナー像が中間転写ベルト２０に１次転写された後に感光体ドラム１Ｋをクリーニングして残留トナーを取り除くクリーニング装置（図示略）とを備えている。なお、露光部３は、ユニット１０Ｋに加えて、ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃに共通する部品であり、それぞれに対応する色の画像信号の供給を受けると当該画像信号を用いて変調した露光光を各ユニットの感光体ドラムに照射するものである。

現像装置４Ｋは、現像剤を収容するための現像容器４１Ｋと、現像剤に含まれているトナーを用いて現像を行う現像ロール４２Ｋとを備えている。なお、現像容器４１Ｋや現像ロール４２Ｋの長手方向は図中奥行き方向と一致している。現像容器４１Ｋにはトナーカートリッジ７Ｋが接続されており、このトナーカートリッジ７Ｋから適量の黒色トナーが現像容器４１Ｋに補給される。現像容器４１Ｋへ補給されるトナーの量は、ディスペンスモータ９Ｋの回転時間により調整される。トナーエンプティセンサ４３１Ｋは、トナーカートリッジ７Ｋに設けられている。トナーエンプティセンサ４３１Ｋからはトナーの残量に応じた出力信号が出力され、濃度制御部３５及びコントローラ３２に入力される。また、現像容器４１Ｋには、その内部のトナー濃度を透磁率又は光透過率によって測定するトナー濃度センサ４３Ｋが設けられている。トナー濃度センサ４３Ｋからは、現像容器４１Ｋ内のトナー濃度に応じた出力信号が出力され、濃度制御部３５及びコントローラ３２に入力される。

以上がユニット１０Ｋの構成である。これに対し、ユニット１０Ｙ，１０Ｍ及び１０Ｃは、ユニット１０Ｋが備えているようなトナーエンプティセンサ４３１Ｋを備えておらず、現像容器４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ内のトナー濃度を透磁率又は光透過率によって測定するトナー濃度センサ４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃのみを備えている。トナー濃度センサ４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃからは、トナーカートリッジ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ内のトナー濃度に応じた出力信号が出力され、濃度制御部３５及びコントローラ３２に入力される。ユニット１０Ｋのトナーエンプティセンサ４３１Ｋは、トナーの有無を直接測定するものであるのに対し、トナー濃度センサ４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃ，４３Ｋは現像剤（トナー＋キャリア）中のトナーの残存割合を測定するものである。よって、トナー濃度そのものを検知してトナー濃度制御を行うためにはトナーエンプティセンサよりもトナー濃度センサのほうが適しているが、トナーが無くなったこと自体を高精度に検知するには、トナー濃度センサよりもトナーエンプティセンサのほうが適している。よって、黒（Ｋ）色のトナーの不足を検知するための検知手段は、黒色以外の色（Ｙ，Ｍ，Ｃ）のトナー不足を検知するための検知手段よりも、高精度にトナー不足の程度を検知することができる。

さらに、画像形成装置１００は、ＩＩＴ（画像読取部）３０と、画像処理部３１と、コントローラ３２と、画素カウンタ３３とを備えている。ＩＩＴ３０は、複写する原稿画像を読み取って画像信号を出力する。画像処理部３１は、ＩＩＴ３０から出力された画像信号（図中点線で示す矢印）を入力し、この画像信号にスクリーン処理等の画像処理を行い、画像処理後の画像信号を出力する。コントローラ３２は、画像処理部３１から出力された画像信号を入力し、この画像信号に色変換を行ってＹＭＣＫ各色の画像信号を生成し、生成した画像信号を露光部３へ供給する。また、コントローラ３２は、画像形成装置１００の外部の機器（例えばパーソナルコンピュータ）からの画像信号（図中点線示す矢印）をインタフェース（Ｉ／Ｆ）３８を介して入力し、この画像信号に色変換を行ってＹＭＣＫ各色の画像信号を生成し、生成した画像信号を露光部３へ供給する。画素カウンタ３３は、コントローラ３２から露光部３へ供給される画像信号を用いて、ＹＭＣＫの色毎に画像の画素数をカウントして画像密度を算出し、算出結果を示す信号を出力する。この出力信号は、濃度制御部３５及びコントローラ３２に入力されるようになっている。

また、画像形成装置１００は、利用者に対して各種の情報を提示したり、利用者が各種設定を行ったりするためのＵＩ（ユーザインターフェイス）３６や、画像形成装置１００の内部の温度および湿度を測定する温・湿度センサ６を備えている。温・湿度センサ６からの出力信号は濃度制御部３５に入力される。

濃度制御部３５は、ＵＩ３６からの信号と、トナー濃度センサ４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃ及び４３Ｋからの出力信号と、温・湿度センサ６からの出力信号と、画素カウンタ３３からの出力信号とが入力されると、これらの信号が示す値に応じた回転時間となるようにディスペンスモータ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ及び９Ｋの回転を制御する。なお、濃度制御部３５は、画素カウンタ３３からの出力信号が示す画像密度からトナーの消費量を予測し、ディスペンスモータ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ及び９Ｋの回転時間を定める際には、この予測値を用いるようになっている。

次に、上記構成からなる第１実施形態の動作について説明する。
コントローラ３２は、図２のフローチャートに示すように、トナー不足の対象が黒色トナーであるか否かに応じて異なる処理を実行する。検知対象が黒色トナーである場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、コントローラ３２は、トナーエンプティセンサ４３１Ｋからの出力信号を取り込み（ステップＳ２）、その出力信号の値が、閾値未満か否かを判断する（ステップＳ３）。閾値以上であれば（ステップＳ３；Ｎｏ）、トナーの残量は十分であるので、コントローラ３２の処理は終了する。なお、ステップＳ３で用いた閾値は、トナー不足の程度を判断するために予め決められた値であり、コントローラ３２内のメモリに記憶されている。

これに対し、出力信号の値が閾値未満であれば（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、コントローラ３２は、ステップＳ３において、出力信号の値が所定回数（例えば５回）だけ連続して閾値を下回っているか否かを判断する（ステップＳ４）。出力信号の値が閾値未満であった回数が所定回数に満たない場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、コントローラ３２は連続して閾値未満と判定された回数を記憶してから、処理を終了する。

一方、出力信号の値が連続して閾値未満である回数が所定回数（例えば５回）に到達すると（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、コントローラ３２は、黒色のトナーがトナーカートリッジ７Ｋ内に残っていないと判断し、その旨のメッセージをＵＩ３６に表示する。この時点においては、トナーカートリッジ７Ｋ内にトナーは無いが、現像装置４Ｋ内にはいくらかの量のトナーが残存している。よって、ステップＳ４において黒色のトナーがトナーカートリッジ７Ｋ内に残っていないと判断されたとしても、現像装置４Ｋ内のトナー残量と、プリントする画像の濃度とにもよるが、何ページかの画像形成処理は依然として可能である。この画像形成処理がなされている間に、ユーザは上記メッセージにしたがって新たなトナーカートリッジを用意することができる。

ただし、現像装置４Ｋ内のトナーが尽きても新たなトナーカートリッジが装着されなければ、コントローラ３２は、画像形成装置１００の動作を停止させる（ステップＳ５）。さらに、コントローラ３２はトナー不足となった日時や、そのトナーの色（ここでは黒色）を自身のメモリに記憶しておき、その記憶内容をメンテナンスセンタ等の拠点に図示せぬネットワークを介して通知するようにしてもよい。そして、黒色のトナーカートリッジ７Ｋが利用者によって新たなものに交換されると（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、コントローラ３２は画像形成装置１００の動作を再開する（ステップＳ７）。

以上の動作に対し、検知対象が黒色以外の色のトナー、つまり、Ｙ，Ｍ，Ｃのトナーの場合（ステップＳ１；Ｎｏ）、コントローラ３２は、検知対象のトナーの現像容器に設けられているトナー濃度センサ４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃからの出力信号を取り込み（ステップＳ８）、その信号の値が閾値未満か否かを判断する（ステップＳ９）。閾値以上であれば（ステップＳ９；Ｎｏ）、コントローラ３２の処理は終了する。

これに対し、出力信号の値が閾値未満であれば（ステップＳ９；Ｙｅｓ）、コントローラ３２は、ステップＳ８において出力信号の値が所定回数だけ連続して閾値を下回っているか否かを判断する（ステップＳ１０）。出力信号の値が連続して閾値未満であった回数が所定回数に満たない場合（ステップＳ１０；Ｎｏ）、コントローラ３２は連続して閾値未満であった回数を記憶してから、処理を終了する。

一方、出力信号の値が連続して閾値未満である回数が所定回数に到達すると（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）、コントローラ３２は、検知対象の現像容器内のトナーが残っていないと判断し、その旨のメッセージをＵＩ３６に表示するとともに、画像形成装置１００の動作を停止させる（ステップＳ１１）。このステップＳ１０の判定において肯定的な判定になるということは、現像容器内のトナー濃度の低下量が所定値を上回っていること（つまり相当低下していること）を意味する。よって、この時点ですでにトナーカートリッジにはトナーが残っていないことはもちろんのこと、現像容器内におけるトナー濃度も相当に低下しているため、速やかに画像形成処理を停止させる必要がある。そして、トナーカートリッジが新たなものに交換されると（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、コントローラ３２は画像形成装置１００の動作を再開する（ステップＳ７）。

以上述べた第１実施形態によれば、黒色トナーのトナーカートリッジ（補給装置）にのみ、トナーが無くなったことを検知するトナーエンプティセンサを設けているので、トナーエンプティセンサを全色のトナーカートリッジ（補給装置）に設ける場合と比較して、画像形成装置を簡易かつ低コストで構成することができる。さらに、黒色トナーに関しては、トナーカートリッジ内の黒色トナーは無くなっているが現像装置内にはトナーが残存しているという、問題レベルが比較的小さい時点で検知できる一方、黒色以外の色のトナーに関しては、トナーカートリッジ内のトナーが全く無くなった後、さらに現像装置内のトナー量も相当に低下した時点で初めて検知が可能になる。これによって、黒色トナーの不足を検知してから画像形成装置を使用し得る期間は長くなる。つまり、黒色トナーが無くなったが故に画像形成装置の動作を停止せざるを得ない時間（ダウンタイム）をより少なくする効果を期待できる。

（２）第２実施形態
次に、第２実施形態を説明する。図３は、第２実施形態における画像形成装置１０１の構成を示す図である。画像形成装置１０１が、図１に示した画像形成装置１００の構成と異なる点は、トナーエンプティセンサ４３１Ｋがトナーカートリッジ７Ｋに設けられていないところと、現像容器４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃにトナー濃度センサ４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃが設けられておらず、その代わりに中間転写ベルト２０の近傍に画像濃度センサ４０が設けられているところである。トナー濃度センサ４３Ｋからは、現像容器４１Ｋ内のトナー濃度に応じた出力信号が出力され、濃度制御部３５及びコントローラ３２に入力される。画像濃度センサ４０からは、中間転写ベルト２０上の各色（Ｙ，Ｍ，Ｃ）の画像の濃度に応じた出力信号が出力され、濃度制御部３５及びコントローラ３２に入力される。

トナー濃度センサ４３Ｋが現像剤（トナー＋キャリア）中のトナーの残存割合を測定するものであるのに対し、画像濃度センサ４０は、中間転写ベルト２０に転写された画像の濃度に基づいてトナー濃度を測定するものである。よって、トナーカートリッジ７Ｋ内の黒色トナーが無くなったことを正確に検知するには、画像濃度センサ４０よりもトナー濃度センサ４３Ｋのほうが高精度で都合がよい。

次に、第２実施形態の動作について説明する。
コントローラ３２は、図４に示すフローチャートに従って、トナー不足の対象が黒色トナーであるか否かに応じて異なる処理を実行する。検知対象が黒色トナーである場合（ステップＳ３１；Ｙｅｓ）、コントローラ３２は、トナー濃度センサ４３Ｋからの出力信号を取り込み（ステップＳ３２）、その信号の値が閾値未満か否かを判断する（ステップＳ３３）。閾値以上であれば（ステップＳ３３；Ｎｏ）、コントローラ３２の処理は終了する。なお、ここで用いた閾値は、トナー不足の程度を判断するために予め決められた値であり、コントローラ３２内のメモリに記憶されたものである。

これに対し、出力信号の値が閾値未満であれば（ステップＳ３３；Ｙｅｓ）、コントローラ３２は、ステップＳ３３において出力信号の値が所定回数だけ連続して閾値を下回っているか否かを判断する（ステップＳ３４）。出力信号の値が連続して閾値未満である回数が所定回数に満たない場合（ステップＳ３４；Ｎｏ）、コントローラ３２は連続して閾値未満であった回数を記憶してから、処理を終了する。

一方、出力信号の値が連続して閾値未満である回数が所定回数に到達すると（ステップＳ３４；Ｙｅｓ）、コントローラ３２は、黒色のトナーが残っていないと判断し、その旨のメッセージをＵＩ３６に表示する。この時点においては、トナーカートリッジ７Ｋ内にトナーは無いが、現像装置４Ｋ内にはいくらかの量のトナーが残存している。よって、ステップＳ３４において黒色のトナーがトナーカートリッジ７Ｋ内に残っていないと判断されたとしても、或る程度の枚数の用紙に対しての画像形成処理は依然として可能である。なお、画像形成可能な用紙の枚数は、現像装置４Ｋ内のトナー残量と、プリントする画像の濃度とに応じて決まる。そして、この画像形成処理がなされている間に、ユーザは上記メッセージにしたがって新たなトナーカートリッジを用意することができる。ただし、現像装置４Ｋ内のトナーが尽きても新たなトナーカートリッジが装着されなければ、コントローラ３２は、画像形成装置１０１の動作を停止させることになる（ステップＳ３５）。さらに、トナー不足となった日時や、そのトナーの色（ここでは黒色）をメモリに記憶しておき、その記憶内容をメンテナンスセンタ等の拠点に通知するようにしてもよい。そして、黒色のトナーカートリッジ７Ｋが新たなものに交換されると（ステップＳ３６；Ｙｅｓ）、コントローラ３２は画像形成装置１０１の動作を再開する（ステップＳ３７）。

以上の動作に対し、検知対象が黒色以外、つまり、Ｙ，Ｍ，Ｃの場合（ステップＳ３１；Ｎｏ）、コントローラ３２は、画像濃度センサ４０からの出力信号を取り込み（ステップＳ３８）、その信号の値が閾値未満か否かを判断する（ステップＳ３９）。閾値以上であれば（ステップＳ３９；Ｎｏ）、コントローラ３２の処理は終了する。

これに対し、出力信号の値が閾値未満であれば（ステップＳ３９；Ｙｅｓ）、コントローラ３２は、ステップＳ３８において出力信号の値が所定回数だけ連続して閾値を下回っているか否かを判断する（ステップＳ４０）。出力信号の値が連続して閾値未満である回数が所定回数に満たない場合（ステップＳ４０；Ｎｏ）、コントローラ３２は連続して閾値未満であった回数を記憶してから、処理を終了する。

一方、出力信号の値が連続して閾値未満である回数が所定回数に到達すると（ステップＳ４０；Ｙｅｓ）、コントローラ３２は、検知対象の現像容器内のトナーが残っていないと判断し、その旨のメッセージをＵＩ３６に表示するとともに、画像形成装置１０１の動作を停止させる（ステップＳ４１）。このステップＳ４１の判定において肯定的な判定になるということは、現像容器内のトナー濃度の低下量が所定値を上回っていること（つまり相当に低下していること）を意味する。よって、この時点ですでにトナーカートリッジにはトナーが残っていないことはもちろんのこと、現像容器内におけるトナー濃度も相当に低下しているため、速やかに画像形成処理を停止させる必要がある。そして、トナーカートリッジが交換されると（ステップＳ３６；Ｙｅｓ）、コントローラ３２は画像形成装置１０１の動作を再開する（ステップＳ３７）。

以上述べた第２実施形態によれば、黒色トナーの現像容器にのみ、トナーの濃度を検知するトナー濃度センサを設けているので、画像形成装置を簡易かつ低コストで構成することができる。さらに、黒色トナーに関しては、トナーカートリッジ内の黒色トナーが無くなったという、問題レベルが比較的小さい時点で検知できる一方、黒色以外の色のトナーに関しては、トナーカートリッジ内のトナーが全く無くなった後、さらに現像装置内のトナー量も相当に低下した時点で初めて検知が可能になる。よって、黒色トナーが無くなったが故に画像形成装置の動作を停止せざるを得ない時間（ダウンタイム）をより少なくする効果を期待できる。

（３）第３実施形態
次に、第３実施形態では、黒色トナーの現像装置とトナーカートリッジ（補給装置）の間に、黒色トナーを一時的に蓄えるリザーブタンクを設けている。図５は、第３実施形態における画像形成装置１０２の構成を示す図である。画像形成装置１０２が、図１に示した画像形成装置１００の構成と異なる点は、現像装置４Ｋとトナーカートリッジ７Ｋ（補給装置）の間に、黒色トナーを一時的に蓄えるリザーブタンク５０が設けられているところである。このように黒色トナーに対してのみリザーブタンク５０が設けられているので、黒色トナーカートリッジ７Ｋ内のトナーが不足していることが確認できた後も、リザーブタンク５０内に残存している黒色トナーによって現像プロセスを或る程度の期間は継続することができる。また、トナーカートリッジ交換後、新たに装着されたトナーカートリッジ７Ｋから黒色トナーを供給するのではなく、リザーブタンク５０内の黒色トナーを全て使い切ってから、濃度制御部は、ディスペンスモータ９Ｋの回転時間の計数値、画素カウンタ３３の計数値、または画像の総面積の係数値を初期値にリセットする。このようにすれば、トナーカートリッジ使用開始からの予測残量判定の精度を、交換前の現像プロセスと同様のレベルに保つことができる。

（４）第４実施形態
次に、第４実施形態では、図６に示すように、黒色トナーの現像装置４Ｋの現像容器４１Ｋが他色の現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃの現像容器よりも大きくなっている。このようにすれば、トナーが無いとの判定が実施された時の現像容器４１Ｋ内の黒色トナーの残量が、黒色以外の色の残量よりも多くなるため、黒色トナーがトナー不足と判定された後であっても、現像プロセスを継続し得る時間が相対的に長くなるというわけである。

（５）第５実施形態
次に、第５実施形態では、黒色のトナー不足の旨の報知を、黒色以外の色のトナー不足の報知よりも早めに実行する。具体的には図１に示すような構成の画像形成装置１００において、図２に示したステップＳ３で用いた黒色トナーの閾値を、ステップＳ９で用いた黒色以外の色のトナーの閾値よりも大きくしておく。このようにすれば、黒色トナーの不足を黒色以外の色のトナー不足よりも早めに報知することができる。この結果、黒色トナーに関してはトナー不足と判定され、その旨が報知された後であっても、現像プロセスを継続し得る時間が長くなる。

（６）第６実施形態
第６実施形態では、黒色トナーが不足し始めた場合には、黒色トナーをできるだけ消費しないような動作モード（エコノミーモード）で画像形成プロセスを実行する。黒色トナーをできるだけ消費しないような動作モードとは、画像の単位面積あたりに使用するトナーの消費量を抑えるような動作モードであり、例えば現像コントラストを小さめに抑えるとか、低画像密度になるようＴＲＣ（Toner Reproduction Curve）を用いて画素の濃度を変更することで実現される。図７は、第６実施形態における画像形成装置１０４の構成を示す図である。画像形成装置１０４が、図１に示した画像形成装置１００の構成と異なる点は、トナーエンプティセンサ４３１Ｋがトナーカートリッジ７Ｋに設けられていないところと、現像容器４１Ｋに設けられたトナー濃度センサ４３Ｋがトナー濃度を制御するという目的に加えて、トナーが無いことを検知することを目的としているところである。トナー濃度センサ４３Ｋからは、現像容器４１Ｋ内のトナー濃度に応じた出力信号が出力され、濃度制御部３５及びコントローラ３２に入力される。

次に、第６実施形態の動作について説明する。
コントローラ３２は、図８に示すフローチャートにおいて、トナー不足の対象が黒色トナーであるか否かに応じて異なる処理を実行する。検知対象が黒色トナーである場合（ステップＳ５１；Ｙｅｓ）、コントローラ３２は、トナー濃度センサ４３Ｋからの出力信号を取り込み（ステップＳ５２）、その信号の値が第１の閾値未満か否かを判断する（ステップＳ５３）。第１の閾値以上であれば（ステップ５３；Ｎｏ）、コントローラ３２の処理は終了する。なお、ステップＳ５３で用いた第１の閾値は、黒色のトナー不足の程度を判断するために予め決められた値であり、コントローラ３２内のメモリに記憶されている。

これに対し、出力信号の値が第１の閾値未満であれば（ステップＳ５３；Ｙｅｓ）、コントローラ３２は、トナー濃度センサ４３Ｋからの出力信号の値が第２の閾値未満か否かを判断する（ステップＳ５４）。なお、第２の閾値とは第１の閾値よりも小さく、この第２の閾値もコントローラ３２内のメモリに記憶されている。出力信号の値が第２の閾値以上であれば（ステップ５４；Ｎｏ）、トナーが不足し始めてはいるがトナーが完全に足りないという状態ではないので、コントローラ３２は画像形成装置１０４の動作モードを通常モードから上述したエコノミーモードに切り替えて現像プロセスを実行する（ステップＳ５５）。

出力信号の値が第２の閾値未満であれば（ステップＳ５４；Ｙｅｓ）、コントローラ３２は、ステップＳ５３において出力信号の値が所定回数だけ連続して第２の閾値を下回っているか否かを判断する（ステップＳ５６）。出力信号の値が連続して第２の閾値未満である回数が所定回数に満たない場合（ステップＳ５６；Ｎｏ）、コントローラ３２は連続して閾値未満であった回数を記憶してから、画像形成装置１０４の動作モードを通常モードから上述したエコノミーモードに切り替えて現像プロセスを実行する（ステップＳ５５）。

一方、出力信号の値が連続して閾値未満である回数が所定回数に到達すると（ステップＳ５６；Ｙｅｓ）、コントローラ３２は、黒色のトナーが残っていないと判断し、その旨のメッセージをＵＩ３６に表示するとともに、画像形成装置１０４の動作を停止させる（ステップＳ５７）。さらに、トナー不足となった日時や、そのトナーの色（ここでは黒色）をメモリに記憶しておき、その記憶内容をメンテナンスセンタ等の拠点に通知するようにしてもよい。そして、黒色のトナーカートリッジ７Ｋが新たなものに交換されると（ステップＳ５８；Ｙｅｓ）、コントローラ３２は画像形成装置１０４の動作を再開する（ステップＳ５９）。

以上の動作に対し、検知対象が黒色以外、つまり、Ｙ，Ｍ，Ｃの場合（ステップＳ５１；Ｎｏ）、コントローラ３２は、検知対象のトナーの現像容器４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃに設けられているトナー濃度センサ４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃからの出力信号を取り込み（ステップＳ６０）、その信号の値が上述した第２の閾値未満か否かを判断する（ステップＳ６１）。第２の閾値以上であれば（ステップＳ６１；Ｎｏ）、コントローラ３２の処理は終了する。

これに対し、出力信号の値が第２の閾値未満であれば（ステップＳ６１；Ｙｅｓ）、コントローラ３２は、出力信号の値が所定回数だけ連続して第２の閾値を下回っているか否かを判断する（ステップＳ６２）。出力信号の値が連続して第２の閾値未満である回数が所定回数に満たない場合（ステップＳ６２；Ｎｏ）、コントローラ３２は連続して第２の閾値未満であった回数を記憶してから、処理を終了する。

一方、出力信号の値が連続して第２の閾値未満である回数が所定回数に到達すると（ステップＳ６２；Ｙｅｓ）、コントローラ３２は、検知対象のトナーが残っていないと判断し、その旨のメッセージをＵＩ３６に表示するとともに、画像形成装置１０４の動作を停止させる（ステップＳ６３）。そして、トナーカートリッジが新たなものに交換されると（ステップＳ５８；Ｙｅｓ）、コントローラ３２は画像形成装置１０４の動作を再開する（ステップＳ５９）。

以上述べた第６実施形態によれば、黒色トナーが不足し始めたときにはエコノミーモードに遷移して黒色トナーを節約するので、黒色トナーが無くなったが故に画像形成装置の動作を停止せざるを得ない時間（ダウンタイム）をより少なくする効果を期待できる。

（７）変形例
以上述べた第１実施形態〜第６実施形態は次のように変形することができる。
第１，３〜６実施形態において、黒色以外のＹ，Ｍ，Ｃのトナー濃度の検知する検知手段は、第２実施形態のように画像濃度に基づいてトナー濃度を算出するようにしてもよいし、それ以外にも、トナー供給累積時間（ディスペンスモータの駆動時間）からトナー濃度を算出するようにしてもよいし、画素カウンタ３３による累積カウント数からトナー濃度を算出するようにしてもよい。
また、第２実施形態においては、黒色以外のＹ，Ｍ，Ｃのトナー濃度を検知する検知手段としてトナー供給累積時間（ディスペンスモータの駆動時間）からトナー濃度を算出するようにしてもよいし、画素カウンタ３３による累積カウント数からトナー濃度を算出するようにしてもよい。

なお、画像形成装置は、第１実施形態〜第６実施形態で説明したタンデム構成ではなく、複数サイクル構成の画像形成装置であってもよい。また、中間転写ベルトに代えて他の中間転写体を用いる画像形成装置であってもよい。また、中間転写方式ではなく搬送ベルトや搬送ロール等の記録媒体搬送手段により搬送される記録媒体にトナー像を直接的に転写する方式の画像形成装置であってもよい。

本発明の第１実施形態における画像形成装置の構成を示す図である。 第１実施形態の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態における画像形成装置の構成を示す図である。 第２実施形態の動作を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態における画像形成装置の構成を示す図である。 本発明の第４実施形態における画像形成装置の構成を示す図である。 本発明の第６実施形態における画像形成装置の構成を示す図である。 本発明の第６実施形態の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１００，１０１，１０２，１０３，１０４・・・画像形成装置、３２・・・コントローラ、３５・・・濃度制御部、４０・・・画像濃度センサ、４３Ｋ，４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃ・・・トナーエンプティセンサ、４３１Ｋ・・・トナー濃度センサ、５０・・・リザーブタンク。

Claims (4)

1. 複数色の画像を形成する画像形成装置であって、
   少なくとも黒色を含む複数色のトナーをそれぞれ収容する現像容器を有し、該現像容器に収容されているトナーを用いて現像を行う複数の現像装置と、
   前記現像容器に対して各色のトナーをそれぞれ補給する複数の補給装置と、
   黒色のトナーの不足を検知するための検知手段であって、黒色のトナーを収容する前記現像容器に接続されたトナーカートリッジに設けられ、当該トナーカートリッジ内のトナーの残量に応じた出力信号を出力するトナーエンプティセンサと、
   黒色以外の色のトナーの不足を検知するための検知手段であって、黒色以外の色のトナーを収容する前記現像容器に設けられ当該現像容器内のトナー濃度を透磁率又は光透過率によって測定し、測定したトナー濃度に応じた出力信号を出力するトナー濃度センサと、
   前記トナーエンプティセンサからの出力信号の値に基づいて黒色のトナーが前記トナーカートリッジに残っていないと判断した場合にはその旨のメッセージを報知する一方、前記トナー濃度センサからの出力信号の値に基づいて検知対象のトナーが前記現像容器内に残っていないと判断した場合にはその旨のメッセージを報知するとともに前記画像形成装置の動作を停止させるコントローラと
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記コントローラは、
   前記トナーエンプティセンサからの出力信号の値が連続して閾値未満である回数が所定回数に到達すると、黒色のトナーが前記トナーカートリッジに残っていないと判断して、その旨のメッセージを報知する一方、前記トナー濃度センサからの出力信号の値が連続して閾値未満である回数が所定回数に到達すると、検知対象のトナーが前記現像容器内に残っていないと判断して、その旨のメッセージを報知するとともに前記画像形成装置の動作を停止させる
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 複数色の画像を形成する画像形成装置であって、
   少なくとも黒色を含む複数色のトナーをそれぞれ収容する現像容器を有し、該現像容器に収容されているトナーを用いて現像を行う複数の現像装置と、
   前記現像容器に対して各色のトナーをそれぞれ補給する複数の補給装置と、
   黒色のトナーの不足を検知するための検知手段であって、黒色のトナーを収容する前記現像容器に設けられ当該現像容器内のトナー濃度を透磁率又は光透過率によって測定し、当該測定したトナー濃度に応じた出力信号を出力するトナー濃度センサと、
   黒色以外の色のトナーの不足を検知するための検知手段であって、前記現像装置によって現像された画像が転写された中間転写ベルトにおける当該画像の濃度に基づいてトナー濃度を測定し、当該測定したトナー濃度に応じた出力信号を出力する画像濃度センサと、
   前記トナー濃度センサからの出力信号の値に基づいて黒色のトナーが残っていないと判断した場合にはその旨のメッセージを報知する一方、前記画像濃度センサからの出力信号の値に基づいて検知対象のトナーが前記現像容器内に残っていないと判断した場合にはその旨のメッセージを報知するともに前記画像形成装置の動作を停止させるコントローラと、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
4. 前記コントローラは、
   前記トナー濃度センサからの出力信号の値が連続して閾値未満である回数が所定回数に到達すると、黒色のトナーが残っていないと判断して、その旨のメッセージを報知する一方、前記画像濃度センサからの出力信号の値が連続して閾値未満である回数が所定回数に到達すると、検知対象のトナーが前記現像容器内に残っていないと判断して、その旨のメッセージを報知するとともに前記画像形成装置の動作を停止させる
   ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。

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