JP5282296B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は複写機等の画像形成装置に関し、特に画像形成装置においてプリントジョブ実行中にトナーカートリッジが交換された際の動作制御に関する。

この種装置では、トナーカートリッジ交換用の専用扉が設けられており、プリントジョブ実行中であっても、そのプリント動作を停止することなくトナーカートリッジを交換することができる。
通常、プリントジョブ実行中にトナーカートリッジを交換するのは、トナーカットリッジ内のトナーが空になったり、少なくなったりした場合である。その場合、現像器として例えば２成分現像器を用いている機器では、トナー濃度が低下している可能性が高い。トナーカートリッジ交換後、現像器のトナー濃度を回復させるべく、プリント動作と並行して、交換したトナーカートリッジから現像器へのトナー補給が行われる。

ところが、印刷対象となる画像のトナー消費予定量によっては、トナー補給が間に合わず、トナー濃度が低下した状態のままでプリントされてしまう場合がある。トナー濃度が低下した状態でのプリントは、原稿の画像濃度の低下を招く。
トナー濃度が低下した状態でのプリントを防止する先行技術としては、下記の特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載の画像形成装置は、トナー濃度が記憶手段に記憶されたジョブ間基準濃度以上であるときはプリントジョブを開始する一方、トナー濃度がジョブ間基準濃度未満であるときはトナー濃度がジョブ間基準濃度以上になるまでトナー補給を行ってからプリントジョブを開始する。また、他の先行技術文献としては、以下の特許文献２に示すものがある。
特開２００５−２６６３８２号公報 特開平１０−１２３９０６号公報

しかしながら、上述の先行技術は、あくまでトナーカートリッジにトナーが残留していることを前提としており、プリントジョブ実行中にトナーカートリッジが交換されることを想定しているものではない。
プリントジョブ実行中にトナーカートリッジが交換された場合においてトナー濃度が低下した状態でのプリントを防止する技術については、有効な技術が存在しないのが現状である。

本発明はプリントジョブ実行中にトナーカートリッジが交換された場合において画像濃度の低下を防止しつつ、可能な限りユーザの待ち時間を発生させない画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、像担持体上に形成される静電潜像をトナーで現像する現像器と、前記現像器中のトナー濃度を検出する濃度検出センサと、画像形成装置本体に着脱自在に装填されるトナーカートリッジと、前記トナーカートリッジと前記現像器の間に設けられ、前記トナーカットリッジから供給されるトナーを前記現像器に補給するサブホッパ部と、前記サブホッパ部のトナー残量を検出する残量検出センサと、プリントジョブ実行中にトナーカートリッジが装填された場合に、当該プリントジョブにおいてトナーカートリッジ装填後に印刷対象となる画像データのトナー消費予定量を算出し、少なくとも算出したトナー消費予定量、検出したトナー濃度及び検出したトナー残量に基づいて、当該プリントジョブを続行させるか、あるいは当該プリントジョブを停止し、前記現像器のトナー濃度を回復させるかの制御を行う制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記現像器のトナー濃度を回復させるにあたり、前記サブホッパ部から前記現像器へトナー補給させると共に、前記トナーカートリッジから前記サブホッパ部へトナー補給させ、前記停止されたプリントジョブを、前記現像器のトナー濃度の回復後に再開させるにあたり、当該プリントジョブの停止時の前記トナー消費予定量が所定量以上の場合は、前記トナー濃度及びトナー残量に応じた条件を満たした場合に再開し、前記トナー消費予定量が所定量未満の場合は前記トナー濃度及びトナー残量のうち前記トナー濃度のみに応じた条件を満たした場合に再開する画像形成装置である。

本発明は上記の構成を備えることにより、プリントジョブ実行中にトナーカートリッジが装填された場合に、少なくともトナー消費予定量及びトナー濃度に基づいて、当該プリントジョブを続行させるか、あるいは当該プリントジョブを停止し、現像器のトナー濃度を回復させるかの制御を行うことができる。
例えば、トナー濃度が低下しておらず、トナー消費予定量が少ない場合には、プリントジョブを続行させることにより、待ち時間が発生しない、快適な利用環境をユーザに提供することができる。

トナー濃度が低下している場合や、トナー濃度が低下してはいないがトナー消費予定量が多い場合には、プリントジョブを停止し現像器のトナー濃度を回復させることにより、画像濃度の低下を防止することができる。

しかも、トナーカートリッジからサブホッパ部に一旦トナーを移すことができるので、トナー補給を安定させることができる。また、一旦サブホッパ部でトナーを受けることにより、トナーカートリッジ内のトナーを使い切ることができるため、トナーの使用効率を向上させることができる。
また、制御手段は、トナー消費予定量及びトナー濃度に加えて、さらに検出したトナー残量に基づいてプリントジョブを続行するか停止するかの制御を行うので、例えば、現像器のトナー濃度が低下している場合においてトナーカートリッジにトナーが残留していない場合であっても、サブホッパ部にトナーが残留している場合には、プリントジョブを続行することにより、ユーザの待ち時間が発生するのを回避することができる。

また、例えば、現像器のトナー濃度が低下しており、サブホッパ部のトナー残量がないうえ、さらにトナー消費予定量が多い場合には、現像器及びサブホッパ部への強制トナー補給を行い、サブホッパ部にトナーが残留し、かつトナー濃度が目標の濃度になった場合に、プリントジョブを再開させる。これにより、現像器へのトナー補給が追い付かず、プリントする際の画像濃度が低下するという状況を回避することができる。

ここで、前記制御手段は、前記プリントジョブを続行させる際、前記トナーカートリッジが装填される前よりもプリント間隔を空けてプリントさせるとしてもよい。
トナーカートリッジが装填される前よりもプリント間隔を空けてプリントさせることで、現像器の回転時間を長くすることができ、その分トナー補給の時間を長く確保することができる。

ここで、前記サブホッパ部のトナー残量がない場合において、前記トナー濃度が所定濃度以上あるか否かを判定し、判定が肯定的な場合、前記現像器へのトナー補給を抑止し、前記トナーカートリッジから前記サブホッパ部へのみトナー補給させる抑止手段をさらに備えるとしてもよい。
これにより、前記サブホッパ部のトナー残量がない場合において、前記トナー濃度が所定濃度以上である場合には、前記現像器へのトナー補給を抑止し、前記トナーカートリッジから前記サブホッパ部へのみトナー補給させるので、現像器へのトナー補給も行う場合と比較し、プリントジョブの停止時間を短縮することができる。

＜実施の形態１＞
（１）プリンタの全体の構成
図１は、プリンタとしてタンデム型のカラープリンタを示す図である。このプリンタは、装置本体１の下部に給紙部２００を、中央部にカラー画像形成部１００を、上部に排紙部６００を配した構成である。給紙部２００から排紙部６００に渡っては給紙部２００から繰り出されたシートSを垂直上方へ搬送するシート搬走路２０６が架設されている。

カラー画像形成部１００は、本体１中央に、駆動ローラ４０と従動ローラ５０により水平に支架された中間転写ベルト３０の矢印で示す走行方向に沿って、イエロー（Y）、マゼンタ（M）、シアン（C）、黒（B）各色の作像ユニット１０Y、１０M、１０C、１０Bを配し、各作像ユニット１０Y、１０M、１０C、１０Bで作成されたトナー画像を重ね合わせて転写ベルト３０上に転写し、転写ベルト３０搬送端（図中右端）でシート搬走路２０６を搬送されてくるシートに対して２次転写を行った後、定着部３００へ送給してトナー画像の定着を行うようにしたものである。

各作像ユニット１０Y、１０M、１０C、１０Bは、静電複写方式により作像するもので、感光体ドラム１１Y、１１M、１１C、１１B、それらの周囲に配設された帯電器１２Y、１２M、１２C、１２B、内部に四個のレーザダイオード、ポリゴンミラー、及び走査レンズ等を備えるプリントヘッド２１、並びに四つの反射ミラー２２等を備える露光部２０、現像器１３Y、１３M、１３C、１３B、転写器１４Y、１４M、１４C、１４Bなどを配してなる。

また、各作像ユニット１０Y、１０M、１０C、１０Bの現像器１３Y、１３M、１３C、１３Bにトナーを補給する補給機構として、トナーカートリッジ７０Y、７０M、７０C、７０B及びサブホッパ８０Y、８０M、８０C、８０Bが各作像ユニット１０Y、１０M、１０C、１０Bの上方位置に配されている。
トナーカートリッジ７０Y、７０M、７０C、７０Bは、装置本体１の前面に設けられた専用ドア（以下、「ＴＣ扉カバー」という）（図外）を開けることにより外部に取り出したり、外部から新たなカートリッジを装填したりすることが出来る。

図２は、トナーカートリッジ、サブホッパ、現像器の構成を示す図である。実際には、これらの構成は作像ユニットの数だけ存在するが、ここでは、代表的に黒色（B）のものだけ示す。他の色の構成もトナー色が異なる以外は基本的に同一構成である。
トナーカートリッジ７０Bは、図に見られるように半円筒状をし、内部にトナーを充填する空間を有している。カートリッジ７０Bの奥側端壁には、ギア機構７２が設けられ、このギア機構に一端が支着されたスパイラルバネ７１がカートリッジ空間内に拡がっている。また、トナーカートリッジ７０Bの前面壁よりの下部にはトナー繰り出し孔８０Ｐが形成されている。この孔は、カートリッジが装填された状態で、その下方にあるサブホッパ８０Bの上部入口と一致する位置関係にある。トナーカートリッジ７０Bが専用ドアを開けて装填されると、奥壁のギア機構７２が装置本体側に設けられたステッピングモータ（以下、「カートリッジモータ」ともいう）（図外）と連結し、スパイラルバネ７１を回転駆動する。その結果、カートリッジ内部のトナーが前記繰り出し孔から適量ずつ繰り出される。

なお、このタイプのプリンタは、トナーカートリッジを４本備えるが、スパイラルバネを駆動するステッピングモータは２台としている。そして、１台はYM色のトナーカートリッジ用として、残り１台はCK色のカートリッジ用として割り当てている。そして、Y色とK色のギア機構７２は偶数個のギアと一方向クラッチで構成し、M色とC色のギア機構は奇数個のギアと一方向クラッチで構成している。この結果、ステッピングモータを正転した場合には、Y色用スパイラルバネとC色用スパイラルバネが回転して、残りのスパイラルバネが空転し、ステッピングモータを逆転した場合は、K色用とM色用のスパイラルバネが回転し、残りが空転することとなる。

また、サブホッパ８０Bの下部にもトナー繰り出し孔８０Ｑが形成されている。この孔は、その下方にある現像器１３Bの上部入口と一致する位置関係にある。
図３は、サブホッパの詳細な構成を示す図である。サブホッパ８０Bはその内部に掻き揚げパドル８２、スパイラルローラ８３、及びピエゾセンサ８４を備え、外壁には図２に示すように、ステッピングモータ（以下、「サブホッパモータ」という）８１が設けられている。スパイラルローラ８３の本体一部に掻き揚げパドル８２は固定されており、また、スパイラルローラ８３の一端はサブホッパモータと連結しており、スパイラルローラ８３及び掻き揚げパドル８２を回転駆動する。その結果、サブホッパ内部のトナーが前記繰り出し孔８０Ｑから適量ずつ繰り出される。

また、サブホッパ８０Ｂの内壁に設置されたピエゾセンサ８４により、サブホッパ８０Ｂ内のトナーの有無が検知される。
図４は、現像器１３内の詳細な構成を示す図である。現像器１３Ｂ内には現像剤（トナーとキャリア）が充填されている。現像器１３Ｂにはモータ駆動の攪拌スクリュー１３ａが設けられ、攪拌スクリュー１３ａにはマイラー１３ｂが装備されている。マイラー１３ｂが回転することで現像器１３Ｂ内の現像剤が攪拌される。

また、現像器１３Ｂ内の底面には磁気式ＴＣＲセンサ１３ｃが設置されており、トナー濃度を検出する。攪拌スクリュー１３ａに装備されたマイラー１３ｂにより磁気式ＴＣＲセンサ１３ｃ周辺の現像剤が攪拌され、ＴＣＲセンサ１３ｃ周辺には新たな現像剤が流れ込む。すなわち、攪拌スクリュー１周（１リップル）おきにＴＣＲセンサ周辺の現像剤を入れ替えることができる。

トナー濃度の検出は、ＴＣＲセンサ１３ｃ周辺の単位体積当たりのキャリアに含まれる鉄分の透磁率を読み取ることで行われる。したがって、ＴＣＲセンサ１３ｃで読み取ったアナログ信号のＡＤ変換値（分解能１０bit）が大きいほどトナー濃度は小さくなる。
（２）制御部４００の構成
図５は、制御部４００の構成を示すブロック図である。

同図に示すように、制御部４００は、主な構成要素として、ＣＰＵ４０１、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）部４０２、画像処理部４０３、画像メモリ４０４、レーザダイオード駆動部４０５、ＲＯＭ４０６、ＲＡＭ４０７、エンジン制御部４０８などを備える。
通信Ｉ／Ｆ部４０２は、ＬＡＮカード、ＬＡＮボードといったＬＡＮに接続するためのインターフェースであり、外部からのプリントジョブのデータを受信して、受信したデータを画像処理部４０３に送る。

画像処理部４０３は、通信Ｉ／Ｆ部４０２からのプリントジョブのデータをＹ〜Ｋの再現色の画像データに変換して、画像メモリ４０４に出力し、この画像データを再現色ごとに格納させる。
レーザダイオード駆動部４０５は、各色の画像データを画像メモリ４０４から読み出して、露光部２０の各レーザダイオードを駆動する。

ＲＯＭ４０６には、画像形成動作に関する制御プログラム及びプリントジョブ実行中にトナーカートリッジが装填された場合の動作制御に関する制御プログラムのほか、後述する補給量決定制御にて用いられる、トナー濃度のルックアップテーブル及びトナー補給量のルックアップテーブルなどが格納されている。
ＲＡＭ４０７は、ＣＰＵ４０１のワークエリアとして用いられる。

ＣＰＵ４０１は、ＲＯＭ４０６から必要なプログラムを読み出して、画像処理部４０３での画像データの変換処理や、画像メモリ４０４における画像データの書き込み／読み出し等を行う。
また、カラー画像形成部１００や給紙部２００などの動作を、タイミングを取りながら統一的に制御して円滑なプリント動作を実行させる。

さらに、エンジン制御部４０８から入力されるエンプティ情報に基づいて操作パネル部５００にトナーカートリッジ７０Y、７０M、７０C、７０Bの交換時期に関する所定メッセージを表示させる。
エンジン制御部４０８は、ＴＣＲセンサ１３ｃやピエゾセンサ８４、トナーカートリッジセットセンサからの検出信号を受け付けると共に、ＲＯＭ４０６から必要なプログラムを読み出して、トナーカートリッジ装填時において当該装填後に印刷対象となる画像データのトナー消費予定量（以下、「Ｂ／Ｗ比」ともいう）を画像メモリ４０４に格納されている画像データに基づいて算出する。そして、各検出信号及びＢ／Ｗ比に基づいて、プリントを継続するか、あるいはプリントを中断してトナー濃度を回復させるかを判断し、判断に基づきカートリッジモータ及びサブホッパモータ８１を制御することで、トナー補給を実現する。

また、各検出信号に基づいてトナーカートリッジ７０Y、７０M、７０C、７０B及びサブホッパ８０Y、８０M、８０C、８０Bにおけるトナーの状態を判断し、判断結果をエンプティ情報としてＣＰＵ４０１に送信する。
トナー補給制御には大きく分けてトナーカートリッジ７０Y、７０M、７０C、７０Bからサブホッパ８０Y、８０M、８０C、８０Bへのトナー補給制御とサブホッパ８０Y、８０M、８０C、８０Bから現像器１３Y、１３M、１３C、１３B内へのトナー補給制御がある。ここでは、代表的に黒色（B）のものだけ示す。他の色に関するトナー補給制御もトナー色が異なる以外は基本的に同一制御である。
＜トナーカートリッジ７０Ｂからサブホッパ８０Ｂへのトナー補給制御＞
トナーカートリッジ７０Ｂからサブホッパ８０Ｂへの補給制御では、サブホッパ８０Ｂ内のピエゾセンサ８４の出力に基づいてトナーが補給される。より詳細には、サブホッパモータ８１の駆動中にサブホッパ８０Ｂ内のピエゾセンサ８４出力を２００ｍｓ周期で検出し、出力が所定時間オフの場合に、カートリッジモータを駆動させて、トナーカートリッジ７０Ｂからサブホッパ８０Ｂへの補給制御を行う。
＜サブホッパ８０Ｂから現像器１３Ｂ内へのトナー補給制御＞
サブホッパ８０Ｂから現像器１３Ｂ内への補給制御では、現像器１３Ｂ内のトナー濃度（現像剤に対するトナーの割合）（以下、「ＴＣ」ともいう）が目標の割合となるようトナーが補給される。

より詳細には、サブホッパ８０Ｂから現像器１３Ｂ内への補給制御は、補給量決定制御と補給制御とからなる。
＜補給量決定制御＞
現像スリーブ回転中に現像器１３Ｂ内のＴＣＲセンサ１３ｃの出力電圧を測定し、トナー濃度のルックアップテーブルから測定した出力電圧におけるトナー濃度を決定する。そして、予め決められた目標トナー濃度及び決定したトナー濃度に基づいてトナー補給量のルックアップテーブルからトナー補給量を決定する。

＜補給制御＞
補給制御では、補給量決定制御にて決定されたトナー補給量だけ現像器１３Ｂ内にトナーを補給するよう、サブホッパモータ８１を回転させる。サブホッパモータ８１は、Ｙ〜Ｋ色のそれぞれに対応するよう複数設けられ、各色に対応するサブホッパモータ８１は各々非同期で制御させることが可能である。

また、補給制御には、プリントジョブ実行中に行われる通常トナー補給制御と、プリントジョブを中断して行われる強制トナー補給制御とがある。通常トナー補給制御では、補給可能な最大時間はプリントのための現像器回転時間であり、プリント中は律速されるので、プリント中に目標のトナー濃度に達することができない場合があるのに対して、強制トナー補給制御では、トナー濃度が目標のトナー濃度になるまでトナー補給機構と現像器１３とを回転させる。
＜状態遷移＞
続いて図６は、トナーカートリッジ７０Ｂ及びサブホッパ８０Ｂにおけるトナーの状態遷移を示す図である。

トナーカートリッジ７０Ｂ及びサブホッパ８０Ｂにおけるトナーの状態（トナー関連のエンプティ）には、カートリッジニアエンプティ、カードリッジエンプティ、サブホッパエンプティ、通常状態の四つの状態が存在する。
カートリッジニアエンプティは、カートリッジモータ回転時にカートリッジモータ回転量を積算し、トナーカートリッジからサブホッパへ補給されたトナー量を推定した結果、トナーカートリッジ内のトナー残留がニアエンプティ領域となっている状態である。トナーカートリッジを交換することによりトナー残留がニアエンプティ領域を脱すると、通常状態に遷移する。

カートリッジエンプティは、カートリッジモータ回転時にサブホッパ内のピエゾセンサの出力が所定時間オフとなっている状態である。このとき、サブホッパ内には１００枚程度コピー可能なトナーが残っているので、プリントは許可される。トナーカートリッジを交換した後、通常トナー補給によりサブホッパ内のトナー残量が回復し、ピエゾセンサの出力がオンになると、通常状態に遷移する。

サブホッパエンプティは、カートリッジエンプティからサブホッパのトナーがなくなり、更に現像器内のトナーも消費されてトナー濃度が低下している状態である。具体的には、ＴＣＲセンサにより検出された現像器内のトナー濃度が、目標トナー濃度より１％以上低下しており、かつ、それが連続３０回検出された状態である。このとき、プリント禁止とする。トナーカートリッジ及びサブホッパに強制補給することで通常状態に遷移する。

通常状態は、上記以外の状態である。通常状態においてトナーカートリッジ内のトナー残留がニアエンプティ領域になると、カートリッジニアエンプティに遷移する。
カートリッジニアエンプティ、カートリッジエンプティの場合には、液晶ディスプレイにトナーがもうすぐエンプティになる旨の警告が表示され、サブホッパエンプティの場合には、トナーが無くなった旨の全面警告がされ、プリント禁止となる。

図７は、液晶ディスプレイに表示されるメッセージの一例を示す図である。ここでは、ブラック（Ｂ）のトナーカートリッジのトナー状態がカートリッジニアエンプティであるとする。その場合には、例えば、「まもなくトナーカートリッジ（Ｂ）の交換時期です」という警告が表示される。
カートリッジニアエンプティ、カートリッジエンプティ、通常状態のときはプリント中、待機中に関わらず、ユーザはトナーカートリッジを交換することができる。

サブホッパエンプティのときは待機中、及びプリント中においてプリント禁止となった後のプリント中断期間にトナーカートリッジを交換することができる。
＜トナーカートリッジが交換された際の動作制御＞
図８〜１１はトナーカートリッジが交換された際の動作制御を示すアクティビティ図である。本アクティビティ図において、黒色のトナーカートリッジ７０Ｂが交換されたものとする。プリントジョブの実行を再開する際の条件となるトナー濃度（以下、「目標トナー濃度」という）を８％、強制トナー補給を実施する際の条件となるトナー濃度（以下、「低下判断トナー濃度」という）を７．５％とする。また、画像データのＢ／Ｗ比は、トナーカートリッジ７０Ｂが交換された場合、当該交換後に印刷対象となる画像データのＢ／Ｗ比である。

プリントジョブの実行が開始された後（ステップＳ１０１）、ＴＣ扉カバーの開閉、すなわち、トナーカートリッジ７０Ｂが交換されたことを検出すると（ステップＳ１０２、１０３）、サブホッパ８０Ｂのトナー残量を検出する（ステップＳ１０４）。
サブホッパ８０Ｂにトナーが残留している場合には、Ｂ／Ｗ比に関わらず、プリントジョブの実行を継続する（ステップＳ１１５）。サブホッパ８０Ｂにトナーが残留しているため、トナー濃度は低下しておらず、プリントジョブの実行を継続したとしても、プリント中にトナー補給を行えばトナー濃度は回復するからである。したがって、この場合には、プリント中にトナー補給を行う通常のトナー補給制御が行われ、ユーザにはプリント再開までの待ち時間は全く発生しない。

サブホッパ８０Ｂにトナーが残留している場合には、図６で説明したトナー状態のうち「通常状態」及び「カートリッジニアエンプティ」が該当する。
サブホッパ８０Ｂにトナーが残留していない場合には、現像器１３Ｂのトナー濃度を検出し（ステップＳ１０５）、印刷対象となる画像データのＢ／Ｗ比を算出する（ステップＳ１０６）。

検出したトナー濃度が７．５％以上か否かを判断し、トナー濃度が７．５％よりも低下している場合には、一旦プリントジョブの実行を停止し（ステップＳ１０７）、トナーカートリッジ７０Ｂからサブホッパ８０Ｂ及びサブホッパ８０Ｂから現像器１３Ｂへの強制トナー補給を行う（ステップＳ１０８）。プリントジョブを続行すると、プリントによるトナー消費にトナーカートリッジ７０Ｂからのトナー補給が追い付かず、更にトナー濃度が低下する恐れがあるからである。

サブホッパ８０Ｂにトナーが残留しておらず、かつ、トナー濃度が７．５％よりも低下している場合には、図６で説明したトナー状態のうち「カートリッジエンプティ」または「サブホッパエンプティ」が該当する。
ステップＳ１０８にて強制トナー補給が行われた後、一旦中断されたプリントジョブは再開されるが、再開のための条件は、算出した画像データのＢ／Ｗ比によって異なる。具体的には、再開のための条件は、Ｂ／Ｗ比が７５％以上の場合は、サブホッパのトナー残量が回復し、かつ、トナー濃度が８％以上に回復することであり、Ｂ／Ｗ比が２５％以上〜７５％未満の場合は、トナー濃度が８％以上に回復することであり、Ｂ／Ｗ比が２５％未満の場合は、トナー濃度が回復傾向にあることである。

したがって、強制トナー補給が開始されると、まず、ステップＳ１０６にて算出した画像データのＢ／Ｗ比が７５％以上か、２５％以上〜７５％未満か、あるいは２５％未満かを判断する。
画像データのＢ／Ｗ比が７５％以上の場合には、トナー濃度及びサブホッパ残量を検出し（ステップＳ１０９）、サブホッパのトナー残量が回復し、かつ、トナー濃度が８％以上に回復したか否かを判断する。

サブホッパのトナー残量が回復し、かつ、トナー濃度が８％以上に回復した場合には、強制トナー補給を停止し、プリントジョブの実行を再開する（ステップＳ１１４）。この場合には、ユーザには最も長い待ち時間が発生することになる。
また、画像データのＢ／Ｗ比が２５％以上〜７５％未満の場合には、トナー濃度を検出し（ステップＳ１１０）、トナー濃度が８％以上に回復したか否かを判断する。

トナー濃度が８％以上に回復した場合には、サブホッパ残量の回復度合いに関わらず、強制トナー補給を停止し、プリントジョブの実行を再開する（ステップＳ１１４）。
さらに、画像データのＢ／Ｗ比が２５％以下の場合には、トナー濃度を検出し（ステップＳ１１１）、トナー濃度が回復傾向にあるか否かを判断する。
トナー濃度が回復傾向にある場合には、サブホッパ残量の回復度合いに関わらず、強制トナー補給を停止し、プリントジョブの実行を再開する（ステップＳ１１４）。Ｂ／Ｗ比が低いため、トナー濃度が低いままプリントしたとしても、プリントによるトナー消費にトナーカートリッジ７０Ｂからのトナー補給が追い付かず、更にトナー濃度が低下するという恐れはないからである。

なお、トナー濃度が補給開始時の濃度から目標の濃度（８％）に近づいていることが判断できた場合に、トナー濃度が回復傾向にあるとする。
また、ステップＳ１０５にて検出したトナー濃度が７．５％以上の場合には、ステップＳ１０６にて算出した画像データのＢ／Ｗ比が２５％より高いか否かを判断する。
画像データのＢ／Ｗ比が２５％より高い場合には、一旦プリントジョブの実行を停止し（ステップＳ１１２）、トナーカートリッジ７０Ｂからサブホッパ８０Ｂへの強制トナー補給を行い（ステップＳ１１３）、サブホッパのトナー残留が回復したか否かを判断する。

サブホッパのトナー残留が回復した場合には、強制トナー補給を停止し、プリントジョブの実行を再開する（ステップＳ１１４）。サブホッパ８０Ｂに十分な補給がなされれば、プリントによるトナー消費にトナーカートリッジ７０Ｂからのトナー補給が追い付かず、更にトナー濃度が低下するという恐れはないからである。
画像データのＢ／Ｗ比が２５％以下の場合には、プリントジョブの実行を継続する（ステップＳ１１５）。トナー濃度が７．５％以上であり、Ｂ／Ｗ比が低いため、サブホッパ残量がなくとも、トナー濃度が低下するという恐れはないからである。

サブホッパ８０Ｂにトナーが残留しておらず、かつ、トナー濃度が７．５％以上の場合には、図６で説明したトナー状態のうち「カートリッジエンプティ」が該当する。
サブホッパ８０Ｂにトナーが残留していない場合において、トナー濃度が７．５％よりも低下しているか７．５％以上かに関わらず、「カートリッジエンプティ」に該当することはあり得るが、前者の場合では、「カートリッジエンプティ」を検出して暫く経過しており、トナー濃度が低下してきた状態であるのに対し、後者の場合では、「カートリッジエンプティ」を検出してすぐで、まだトナー濃度が低下していない状態である。

また、サブホッパ８０Ｂにトナーが残留しておらず、かつ、トナー濃度が７．５％よりも低下している場合において、「サブホッパエンプティ」に該当するときは、プリントが禁止されるので、プリントジョブ実行中であった場合はその実行が強制的に停止された状態であり、この停止状態でトナーカートリッジが交換される。その他の場合はプリントジョブ実行中にトナーカートリッジを交換することができる。

このように、サブホッパ残量、トナー濃度、及び画像データのＢ／Ｗ比によってプリントジョブの実行を中断して強制トナー補給を実施するか否かを判断し、トナーカートリッジ７０Ｂの交換後に印刷対象となる画像データのＢ／Ｗ比によって強制トナー補給を実施した場合のプリントジョブの実行再開条件を切り替える。
以上のように本実施の形態によれば、サブホッパ８０Ｂにトナーが残留している場合には、プリントジョブの実行を継続することにより、ユーザの待ち時間が発生するのを回避することができ、トナー濃度が７．５％よりも低下している場合には、一旦プリントジョブの実行を停止し、強制トナー補給を行うことにより、トナー濃度が低下した状態でのプリントを回避することができる。
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、トナー濃度が低下していれば一旦プリントジョブの実行を停止したが、本実施の形態では、トナー濃度が低下した場合であっても、Ｂ／Ｗ比が所定値以下の場合には、プリントジョブの実行を停止せずに、プリント間隔を空けてプリントジョブの実行を継続する。プリント間隔を空けることによりトナー補給時間を長く確保し、プリントジョブの実行停止によるユーザ待ち時間を発生させることなく、トナー濃度を回復させる。

図１２、１３はトナーカートリッジが交換された際の動作制御を示すアクティビティ図である。本アクティビティ図において、黒色のトナーカートリッジ７０Ｂが交換されたものとする。目標トナー濃度、及び低下判断トナー濃度については、実施の形態１と同様にそれぞれ８％、７．５％とする。また、画像データのＢ／Ｗ比は、トナーカートリッジが交換された場合、当該交換後に印刷対象となる画像データのＢ／Ｗ比である。

プリントジョブの実行が開始された後（ステップＳ２０１）、ＴＣ扉カバーの開閉を検出すると（ステップＳ２０２、２０３）、現像器１３Ｂのトナー濃度を検出し（ステップＳ２０４）、印刷対象となる画像データのＢ／Ｗを算出する（ステップＳ２０５）。
検出したトナー濃度が７．５％以上か否かを判断し、トナー濃度が７．５％以上の場合には、トナー濃度は低下していないので、プリントジョブの実行を継続する（ステップＳ２１３）。

トナー濃度が７．５％以上の場合には、図６に示したトナー状態のうち「通常状態」、「カートリッジニアエンプティ」、及び「カートリッジエンプティ」が該当する。
トナー濃度が７．５％よりも低下している場合には、ステップＳ２０５にて算出した画像データのＢ／Ｗ比が６０％以上か否かを判断する。
画像データのＢ／Ｗ比が６０％以上の場合には、一旦プリントジョブの実行を停止し（ステップＳ２０６）、トナーカートリッジ７０Ｂからサブホッパ８０Ｂ及びサブホッパ８０Ｂから現像器１３Ｂへの強制トナー補給を行う（ステップＳ２０７）。プリントジョブを続行すると、プリントによるトナー消費にトナーカートリッジ７０Ｂからのトナー補給が追い付かず、更にトナー濃度が低下する恐れがあるからである。

トナー濃度が７．５％よりも低下している場合には、図６で説明したトナー状態のうち「カートリッジエンプティ」または「サブホッパエンプティ」が該当する。
トナー濃度が７．５％以上の場合、及びトナー濃度が７．５％よりも低下している場合の両方において、「カートリッジエンプティ」に該当することはあり得るが、前者の場合では、「カートリッジエンプティ」を検出してすぐで、まだトナー濃度が低下していない状態であり、後者の場合では、「カートリッジエンプティ」を検出して暫く経過しており、トナー濃度が低下してきた状態である。

また、トナー濃度が７．５％よりも低下している場合において「サブホッパエンプティ」に該当するときは、プリントが禁止されるので、プリントジョブ実行中に「サブホッパエンプティ」に該当する場合は、その実行が強制的に停止された状態であり、この停止状態でトナーカートリッジが交換される。その他の場合はプリントジョブ実行中にトナーカートリッジを交換することができる。

ステップＳ２０７にて強制トナー補給が開始されると、トナー濃度を検出し（ステップＳ２０８）、トナー濃度が８％以上に回復したか否かを判断する。
トナー濃度が８％以上に回復した場合には、強制トナー補給を停止し、プリントジョブの実行を再開する（ステップＳ２０９）。
ステップＳ２０５にて算出した画像データのＢ／Ｗ比が６０％未満の場合には、用紙間隔を空けてプリントジョブの実行を継続する（ステップＳ２１０）。そのままの紙間でプリント動作を続けると、プリント中の通常トナー補給ではカートリッジからの補給がトナー消費に追い付かず、さらにトナー濃度が低下してしまう恐れがあるが、トナー濃度が低下しているとはいえ、Ｂ／Ｗ比は低いため、紙間を空けることで現像器１３Ｂ回転時間を通常より長くすれば、トナー補給の時間を長く確保することができ、トナー濃度が低下してしまう恐れはなくなるからである。

ここで、紙間を空けるというのは、通常、Ａ４横プリントの場合は用紙の間隔を５０ｍｍとるところを、例えば２００ｍｍとすることである。これにより現像器１３Ｂの回転時間は、下記の（数式１）に示すように１．７７倍に増加し、その分トナー補給時間を長く確保することができる。
（２１０＋５０＋２００）／（２１０＋５０）＝１．７７・・・（数式１）
プリントジョブの実行が用紙間隔を空けて継続されると、トナー濃度を検出し（ステップＳ２１１）、トナー濃度が８％以上に回復したか否かを判断する。トナー濃度が８％以上に回復した場合には、用紙間隔を元に戻してプリントジョブの実行を継続する（ステップＳ２１２）。

以上のように本実施の形態によれば、トナー濃度が７．５％以上の場合には、プリントジョブの実行を継続することにより、ユーザの待ち時間が発生するのを回避することができる。また、トナー濃度が７．５％よりも低下しているであっても、Ｂ／Ｗ比が低い場合には、用紙間隔を空けてプリントジョブの実行を継続することにより、ユーザの待ち時間が発生するのを回避することができる。
＜実施の形態３＞
本実施の形態では、プリントジョブ実行中にトナーカートリッジが交換された際、交換されたトナーカートリッジの色と、当該プリントジョブがモノクロ印刷かカラー印刷かを示すカラーモードとにより、当該プリントジョブの実行を停止して強制トナー補給を行うか否かを判断する。

エンジン制御部４０８は、トナーカートリッジセットセンサから入力される検出信号により、どの色のトナーカートリッジが交換されたかを判断する。また、ＣＰＵ４０１からプリントジョブにおけるカラーモードを受け付ける。
図１４、１５はトナーカートリッジが交換された際の動作制御を示すアクティビティ図である。本アクティビティ図において、目標トナー濃度を８％とする。

プリントジョブの実行が開始された後（ステップＳ３０１）、ＴＣ扉カバーの開閉を検出すると（ステップＳ３０２、３０３）、当該プリントジョブがモノクロ印刷か、あるいはカラー印刷かを判断する。
プリントジョブがモノクロ印刷の場合には、黒のトナーカートリッジが交換されたのか、あるいはカラー（ＹＭＣ）のトナーカートリッジが交換されたのかを判断する。

カラーのトナーカートリッジが交換された場合には、プリントジョブの実行を継続し、モノクロによるプリントを行う（ステップＳ３０８）。この場合には、ＹＭＣに対応する現像器１３Y、１３M、１３Cは動いていないため、モノクロプリント中であってもその動作を停止することなく、強制的にトナーを補給することができるからである。
したがって、この場合には、交換されたトナーカートリッジに対応する現像器の回転を開始し（ステップＳ３０９）、交換後のトナーカートリッジからサブホッパ及びサブホッパから現像器への強制トナー補給を行う（ステップＳ３１０）。強制トナー補給が開始されると、トナー濃度を検出し（ステップＳ３１１）、トナー濃度が８％以上に回復したか否かを判断する。トナー濃度が８％以上に回復した場合には、強制トナー補給を停止し、当該色の現像器の回転を停止する（ステップＳ３１２）。

また、黒のトナーカートリッジが交換された場合、及びプリントジョブがカラー印刷の場合には、一旦プリントジョブの実行を停止し（ステップＳ３０４）、交換されたトナーカートリッジからサブホッパ及びサブホッパから現像器への強制トナー補給を行う（ステップＳ３０５）。強制トナー補給が開始されると、トナー濃度を検出し（ステップＳ３０６）、トナー濃度が８％以上に回復したか否かを判断する。トナー濃度が８％以上に回復した場合には、強制トナー補給を停止し、プリントジョブの実行を再開する（ステップＳ３０７）。

以上のように本実施の形態によれば、プリントジョブがモノクロ印刷の場合であり、かつ、交換されたトナーカートリッジの色がカラー（ＹＭＣ）である場合には、プリントジョブの実行を継続することにより、ユーザの待ち時間が発生するのを回避することができる。
（変形例）
以上、本発明に係る画像形成装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限られないことは勿論である。

（I）上記実施の形態では、プリントジョブ実行中にトナーカートリッジが交換されることを想定しているが、プリントジョブ実行時でなくてもトナーカートリッジの交換は可能である。その場合には、例えば、Ｂ／Ｗ比は２５％以下とする。
（II）上記実施の形態では、プリンタ１はサブホッパ８０Y、８０M、８０C、８０Bを含む構成としたが、サブホッパ８０Y、８０M、８０C、８０Bを省いて、トナーカートリッジ７０Y、７０M、７０C、７０Bから直接現像器１３Y、１３M、１３C、１３Bにトナーを補給する構成としてもよい。

（III）上記実施の形態では、液晶ディスプレイに表示されるメッセージの一例として、カートリッジニアエンプティの場合を示したが、「カートリッジエンプティ」の場合には、例えば、「トナーがなくなりました。トナーカートリッジ（Ｂ）を交換してください」という警告が表示されるとしてもよい。また、「サブホッパエンプティ」の場合には、上述した警告を全画面表示させるとしてもよい。

上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
また、本発明に係る画像形成装置は、その範囲を逸脱することなく本発明の趣旨に沿って様々な変形または修正が可能であることは言うまでもない。

本発明は、プリントジョブ実行中にトナーカートリッジの交換が可能な画像形成装置に広く適用することができる。

プリンタとしてタンデム型のカラープリンタを示す図である。 トナーカートリッジ、サブホッパ、現像器の構成を示す図である。 サブホッパの詳細な構成を示す図である。 現像器１３内の詳細な構成を示す図である。 制御部４００の構成を示すブロック図である。 トナーカートリッジ７０Ｂ及びサブホッパ８０Ｂにおけるトナーの状態遷移を示す図である。 液晶ディスプレイに表示されるメッセージの一例を示す図である。 実施の形態１においてトナーカートリッジが交換された際の動作制御を示すアクティビティ図である。 実施の形態１においてトナーカートリッジが交換された際の動作制御を示すアクティビティ図である。 実施の形態１においてトナーカートリッジが交換された際の動作制御を示すアクティビティ図である。 実施の形態１においてトナーカートリッジが交換された際の動作制御を示すアクティビティ図である。 実施の形態２においてトナーカートリッジが交換された際の動作制御を示すアクティビティ図である。 実施の形態２においてトナーカートリッジが交換された際の動作制御を示すアクティビティ図である。 実施の形態３においてトナーカートリッジが交換された際の動作制御を示すアクティビティ図である。 実施の形態３においてトナーカートリッジが交換された際の動作制御を示すアクティビティ図である。

符号の説明

１ プリンタ
１００ カラー画像形成部
２００ 給紙部
６００ 排紙部
１０Y、１０M、１０C、１０B 作像ユニット
１１Y、１１M、１１C、１１B 感光体ドラム
１２Y、１２M、１２C、１２B 帯電器
２０ 露光部
１３Y、１３M、１３C、１３B 現像器
１４Y、１４M、１４C、１４B 転写器
７０Y、７０M、７０C、７０B トナーカートリッジ
８０Y、８０M、８０C、８０B サブホッパ

Claims (3)

1. 画像形成装置であって、
   像担持体上に形成される静電潜像をトナーで現像する現像器と、
   前記現像器中のトナー濃度を検出する濃度検出センサと、
   画像形成装置本体に着脱自在に装填されるトナーカートリッジと、
   前記トナーカートリッジと前記現像器の間に設けられ、前記トナーカットリッジから供給されるトナーを前記現像器に補給するサブホッパ部と、
   前記サブホッパ部のトナー残量を検出する残量検出センサと、
   プリントジョブ実行中にトナーカートリッジが装填された場合に、当該プリントジョブにおいてトナーカートリッジ装填後に印刷対象となる画像データのトナー消費予定量を算出し、少なくとも算出したトナー消費予定量、検出したトナー濃度及び検出したトナー残量に基づいて、当該プリントジョブを続行させるか、あるいは当該プリントジョブを停止し、前記現像器のトナー濃度を回復させるかの制御を行う制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記現像器のトナー濃度を回復させるにあたり、前記サブホッパ部から前記現像器へトナー補給させると共に、前記トナーカートリッジから前記サブホッパ部へトナー補給させ、
   前記停止されたプリントジョブを、前記現像器のトナー濃度の回復後に再開させるにあたり、当該プリントジョブの停止時の前記トナー消費予定量が所定量以上の場合は、前記トナー濃度及びトナー残量に応じた条件を満たした場合に再開し、前記トナー消費予定量が所定量未満の場合は前記トナー濃度及びトナー残量のうち前記トナー濃度のみに応じた条件を満たした場合に再開する
   画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記プリントジョブを続行させる際、前記トナーカートリッジが装填される前よりもプリント間隔を空けてプリントさせる
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記サブホッパ部のトナー残量がない場合において、前記トナー濃度が所定濃度以上あるか否かを判定し、判定が肯定的な場合、前記現像器へのトナー補給を抑止し、前記トナーカートリッジから前記サブホッパ部へのみトナー補給させる抑止手段をさらに備える
   請求項１または２に記載の画像形成装置。

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