JP5387329B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、本発明は、画像形成装置に関し、特に複数色のトナーのニアエンプティ、およびエンプティ表示の制御及び精度向上等に関する。

カラーの画像形成装置においては、一般に４色のトナーを用いており、トナーの補給、トナー容器の交換は各色の残量が少なくなる毎に、または無くなる毎に画像形成装置を停止して行っている。このために、一般には予め定めた量（トナーニアエンプティ、例えば交換が必須なエンプティ状態までに、１００枚程度の画像形成が可能な量）まで減少したことを検知し警告表示がなされている。参考までに、この種の装置における印刷ページ総数とトナー残量の関係、及びトナーニアエンプティの表示状態を示す説明図を図８に、また、既に知られたトナー残量検知処理に関するフローチャートの一例を図９に示す。
図９の処理では、各色のトナーの残量を監視して、トナー残量が減少しニアエンプティ状態に達したか否かを判定し（ステップ；Ｓ２１）、最も残量が少ないある色のトナー（残量最少トナー、図９中では色Ａと記す）のニアエンプティを検知すると直ちにこれを表示し（Ｓ２２）、その後にトナー残量が規定値に達すると（Ｓ２５：Ｙｅｓ）、エンプティ状態を表示し装置を停止する（Ｓ２６）。なお、オペレータは随時ニアエンプティ状態にあるトナーを交換でき、当該色トナーのエンプティ状態を検知する前にそのトナー容器が交換されれば（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、ニアエンプティは解除される（Ｓ２４）。また、エンプティ表示（Ｓ２６）後、トナー容器が交換されれば（Ｓ２７：Ｙｅｓ）、エンプティが解除される（Ｓ２８）。この時、図８中の色Ｂの残量は全く関与しない。無論、色Ｂについてのトナー残量検知処理は、上述したと全く同様に行われる。

しかし、上記のように１色毎にオペレータがトナー交換することは煩雑で手間がかかる上に画像形成装置のダウンタイムを増加させることにつながる。また、いずれかのニアエンプティが表示されてもエンプティまでは印刷は継続できるので、複数の色がニアエンプティになった場合に複数のトナー容器を同時に交換するユーザも多い。この場合はＬＥＤ等でニアエンプティであることが表示され続けているため、オペレータは常に注意を喚起される状態にある。
例えば、４色のトナーを用い、各色ともトナーの残量が初期の１０％のときにニアエンプティを検出する画像形成装置の場合、少なくとも１色のトナーがニアエンプティ状態である確率は約３４％（＝１−０．９＾４）であり、また、４色のトナーを用い、トナーの残量が１５％のときにニアエンプティを検出する画像形成装置の場合、少なくとも１色のトナーがニアエンプティ状態である確率は約４８％（＝１−０．８５＾４）であり、いずれも比較的高い確率で出現する。さらに５色以上のトナーを用いる装置の場合であればこの確率はさらに上がる。

上述のように従来のトナー残量表示方式においては、各色のトナー残量が減り、ニアエンプティが表示される毎にトナー容器を交換し煩雑さを我慢するか、またはニアエンプティが表示されたまま継続して印刷し、複数の色のトナー容器を同時に交換する場合においても、ニアエンプティ表示によってオペレータは常に注意を喚起される状態にあるのを我慢するという不具合があった。
そこで、上記の不具合に対処すべく、特許文献１においては、複数色のトナーを用いる電子写真画像形成装置において、色別トナー消費量の差による頻繁なトナー補給を避け、トナー補給周期を一定以上に保つために、トナーケースに、トナーが半分以下になった状態を検出する位置に配置されたセンサと、トナーがほとんど空の状態を検出する位置に配置されたセンサとを有し、表示手段は、各トナーケースのトナー残量を上記センサの検出信号により２段階に分けて表示することができ、オペレータはトナーケースのうちいずれかのトナーケースが空に近い状態になった時、他のトナーケースの残量が半分以下のものへもトナー補給することができ、頻繁なトナー補給を避けることができるようにした構成が提案されている。

また、特許文献２においては、電子写真式カラー印刷装置のトナー補給構造に関して、ある色のトナー補給の際に他の色のトナー残量をチェックし一定量以下に減ったトナーホッパにもその色のトナー補給を行いトナー補給回数を少なくするため、各色のトナーをそれぞれ入れたトナーホッパに、トナー残量を検知する第１センサと、該第１センサの残量検知から一定量のトナーを消費した位置でトナーの有無を検知する第２センサとを備え、かつある色のトナーホッパの第２センサの出力で他の色のトナーホッパの第１センサの出力を選択して該他の色のトナー補給指示を出力する論理積回路を備え、前記ある色のトナーホッパと前記論理積回路のトナー補給指示のあった他の色のトナーホッパとにトナーを同時に補給する構成が提案されている。

しかしながら、上述した、特許文献１、特許文献２のいずれにおいても改善すべき課題を解決するためには、１つのトナーケースまたはトナーホッパに必ず２つのセンサを設ける必要があり、構成が複雑化し、コストも上昇する。また、トナーを半分だけ補給することはトナー容器に直接トナーを補給する方式においては成り立つが、近年はトナー補給時のこぼれ等の防止のため、予めトナーを充填したトナー容器を交換する方式が多く用いられている。このようなトナー容器を交換する方式に対しては、任意の量のトナーを補充する方法は適用することはできないという問題がある。
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、トナー容器を交換する方式で複数色のトナーを用いる画像形成装置を前提として、オペレータのトナー容器交換作業の手間を省き、画像形成装置のダウンタイムを低減できる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、請求項１に記載の発明は、複数の感光体に潜像を形成する露光手段と、形成した潜像を異なる色のトナーによってトナー像に顕像化する複数の現像手段と、前記各色トナー像をシート材に転写する転写手段と、シート材に重畳転写されたトナー像を定着する定着手段と、を設けた画像形成装置において、前記各色トナーのうち最少残量のトナー（以下、第１色トナーと記す）のトナーニアエンプティを検知したときに、前記第１色トナーのトナー残量が予め定めた規定量に減少するまでに、他のいずれかの色のトナー（以下、第Ｍ色トナーと記す）のトナー残量がニアエンプティに達することを予測できた場合は、前記第１色トナーのトナーがトナーニアエンプティ状態であることを表示しない状態（以下、トナーニアエンプティ表示待機モードと記す）に移行し、前記第Ｍ色トナーのトナー残量がニアエンプティに達したときに、前記第１色トナーと前記第Ｍ色トナーがニアエンプティであることを同時に表示する残量表示手段を備え、黒色のトナーについては、ニアエンプティを検知した場合、直ちに前記残量表示手段にニアエンプティであることを表示することを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記各現像手段におけるトナー残量がニアエンプティに達する予測を、トナー消費率の予測値を用いて算定することを特徴とする。
ある色のトナー残量がニアエンプティに達したときに、このトナーの残量が規定値に減少するまでに別の色のトナー残量がニアエンプティとなると予測した場合はニアエンプティの表示を保留し、別の色のトナー残量がニアエンプティを検知したときに同時にニアエンプティ状態であることを表示することによって色ごとにトナー容器を交換する手間を省き、また画像形成装置のダウンタイムを短縮することが可能になる。
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記感光体の印刷ページ総数によって、前記トナー消費率の予測値を補正することを特徴とする。
感光体の過去に印刷したページ数に基づいてトナー残量の予測値を補正することによってトナー残量の予測精度を上げ、ニアエンプティ表示待機モードに移行すべきか否かをより高い精度で検出することが可能になる。

また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置において、印刷面積率、印刷パターンの違いによって前記トナー消費率の予測値を補正することを特徴とする。
画像面積率、及び印刷パターンの特徴等によってトナー残量の予測値を補正することによって、ニアエンプティ表示待機モードに移行すべきか否かをより高い精度で検出することが可能になる。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記トナーエンプティ表示待機モードのときに、オペレータの操作に応じてトナーエンプティ表示待機モードであることを表示することを特徴とする。
前述した効果に加えて、オペレータが操作パネル等を操作することによってニアエンプティ表示を保留している状態か否かを表示し、トナー残量の状況が確認できる機構を提供することが可能になる。

また、請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記第１色トナーのトナーエンプティを検知したときに、このトナー残量が予め定めた規定量以下となるまでに、所定の定期交換部品が交換時期に達すると予測した場合には前記トナーエンプティ表示待機モードに移行し、前記定期交換部品が交換時期に達したときに前記第１色トナートナーのニアエンプティ、および定期交換部品の交換時期通知を同時に表示することを特徴とする。

また、請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置において、トナーエンプティ表示待機モードであっても、出力要求を受けた印刷を実行することによって、トナーエンプティに達すると予測される場合には、前記第１色トナーのトナーがエンプティ状態であることを表示することを特徴とする。
これにより、トナー残量がエンプティに達することが見込まれる印刷要求があったときには、トナー容器の交換が必要になることを事前に知らせることが可能になる。
また、請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置において、オペレータが前記トナーエンプティ表示待機モードへの移行を適用するか否かを設定可能に構成したことを特徴とする。
これによって印刷の頻度、トナー面積率、トナー容器の在庫等の状況により、本発明の機能を最適に活用することができる。

本発明によれば、複数色のトナーを用い、トナー容器を交換する方式の画像形成装置において、オペレータのトナー容器交換作業の手間を省き、画像形成装置のダウンタイムを低減できる画像形成装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の正面断面図である。 第１実施形態の印刷ページ総数とトナー残量の関係、及びトナーニアエンプティの表示状態を表す図である。 第１実施形態のトナー残量検知に関するフローチャートである。 第１実施形態における印刷ページ総数とトナー残量の関係、及びトナーニアエンプティの表示状態を表す図である。 第２実施形態における印刷ページ総数とトナー残量の関係、及びトナーニアエンプティの表示状態を表す図である。 第３実施形態における印刷ページ総数とトナー残量の関係、及びトナーニアエンプティの表示状態を表す図である。 第５実施形態における印刷ページ総数とトナー残量の関係、及びトナーニアエンプティの表示状態を表す図である。 従来の画像形成装置の印刷ページ総数とトナー残量の関係、及びトナーニアエンプティの表示状態を表す図である。 従来の画像形成装置のトナー残量検知に関するフローチャートである。

〔第１実施形態〕
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態として複数の感光体が並行配設されたタンデム型のカラーレーザー複写機（以下、単に「複写機１」という）を例示的に詳細に説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成、フローチャートなどは、発明が適用される装置の機構や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
図１は、本実施形態に係る複写機１の概略構成図である。複写機１はプリンタ部１００、その下に配設された給紙装置２００、プリンタ部１００の上に固定されている原稿自動搬送装置を組み込んだ原稿読取装置３００（スキャナ）などを備えている。
プリンタ部１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のプロセスカートリッジ１０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋからなる画像形成ユニット２０を備えている。各符号の数字の後に付されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック用の部材であることを示している（以下同様）。プロセスカートリッジ１０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの他には、露光装置４、転写装置としての転写ローラ７、転写ベルト９、レジストローラ対４９（レジストローラ対）、加熱ローラ２６、加圧ローラ２７によるローラ定着方式の定着装置２５などが配設されている。

露光装置４（光書込ユニット）は、図示しない光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて後述の感光体の表面にレーザ光を照射する。
プロセスカートリッジ１０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、ドラム状の感光体３、帯電装置５、現像装置６、クリーニング装置８、図示しない除電器などを有している。
４つのプロセスカートリッジ１０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれ扱うトナーの色が異なる点以外はほぼ同様の構成になっている。以下、イエロー用のプロセスカートリッジ１０Ｙについて説明する。感光体３は図中矢印Ｇ方向に回転しながら、その表面を帯電装置により帯電される。帯電された感光体３の表面は露光装置４より照射されたレーザ光により静電潜像を形成された潜像に現像装置６からトナーを供給され、トナー像を形成する。
本実施形態の現像装置６は、図中矢印方向に回転しながら感光体３の表面の潜像にトナーを供給し、現像するトナー担持体としての現像ローラを有している。現像ローラは回転可能な現像スリーブを備え、その内部に複数の磁極からなる不図示の磁性体が配置されている。磁性体は現像ローラの表面上でトナーを保持するために必要である。
なお、現像ローラからのトナーの離脱は、先に述べた現像スリーブ内部にある磁性体を、離脱させたい箇所のみ磁極がない状態に設定することにより、トナーの分離・離脱を可能としている。また、離脱させたい箇所に反発磁界が形成されるような磁極配置の磁性体を用いてもよい。

現像装置６は、現像ローラの軸方向に並列して攪拌部１３を設けている。攪拌部１３には、現像ローラの軸線方向に沿ってトナーを攪拌しながら搬送する攪拌搬送部材として、軸線方向に平行に配置された、らせん状の攪拌スクリュを備えている。
そして、撹拌部１３の下方には、トナー濃度検知手段が設けられている。また、このトナー濃度検知手段は現像剤量検知手段としても機能して、トナー補給部のトナー量が十分か、あるいは足りないかを判断している。なお、トナー濃度検知手段と独立した適宜の現像剤量検知手段を適宜の位置に設けるようにしても構わない。トナー濃度に基づくプロセス制御については数多くのものが知られており、ここでは説明を省略する。
攪拌部１３では攪拌スクリュによって、トナーを攪拌搬送する。なお、攪拌部１３の下方には、現像剤量検知手段としての透磁率センサが設けられている。必要に応じてトナー容器１１から供給開口部の付近で攪拌部１３の上側に設けられたトナー補給口を通じて攪拌部１３にトナーが供給される。

以下、イエロー用のプロセスカートリッジ１０について像形成過程を説明する。帯電手段たる帯電装置によって、感光体３Ｙの表面は一様帯電される。帯電処理が施された感光体３Ｙの表面には、露光装置４によって変調及び偏向されたレーザ光が照射される。これにより、照射部（露光部）の感光体３Ｙの表面の電位が減衰する。この表面の電位の減衰により、感光体３Ｙ表面にＹ用の静電潜像が形成される。形成されたＹ用の静電潜像は現像手段たる現像装置６Ｙによって現像されてＹトナー像となる。
Ｙ用の感光体３Ｙ上に形成されたＹトナー像は、後述の転写ベルト９上を搬送される記録媒体に転写される。転写後の感光体３Ｙの表面は、クリーニング装置によって転写残トナーがクリーニングされる。Ｙ用のプロセスカートリッジ１０Ｙにおいて、クリーニング装置８によってクリーニングされた感光体３Ｙは、除電器によって除電される。そして、帯電装置によって一様帯電せしめられて、初期状態に戻る。以上のような一連の像形成過程プロセスは、他のプロセスカートリッジ１０Ｍ、Ｃ、Ｋについても同様である。

その後のプロセスについて簡略に説明する。各色トナー像は、転写ベルト９上を搬送される転写紙に重畳転写される。転写ベルト９は、張架ローラ１４、駆動ローラ１５、および４つの転写ローラ７Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを有している。また、ベルトクリーニング装置（図示なし）なども有している。この転写ベルト９は、張架ローラ１４を含む複数のローラによってテンション張架されている。そして、図示しないベルト駆動モータによって駆動される駆動ローラの回転によって図中で反時計回りに無端移動せしめられる。
４つの転写ローラ７Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれ転写ベルト９の内周面側に接触するように配設され、転写ベルト９をその内周面側から感光体３Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに向けて押圧してそれぞれ転写ニップを形成する。また、図示しない電源から転写バイアスの印加を受ける。各転写ニップには、転写バイアスの影響により、感光体３と転写ローラ７との間に転写電界が形成される。Ｙ用の感光体３Ｙ上に形成された上述のＹトナー像は、この転写電界やニップ圧の影響によって転写ベルト９上の図示しない記録媒体たる転写紙に転写される。

転写紙には、搬送中に、先ずＹトナー像が転写され、このＹトナー像の上に、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の感光体３Ｍ、Ｃ、Ｋ上に前述したと同様にして形成されたＭ、Ｃ、Ｋトナー像が順次重ね合わせて転写される。
このようにして、転写ベルト９上を搬送される転写紙に各転写ニップにおいて、各色トナー像が密着転写されて、転写紙上に４色トナー像が重畳転写されて、白色の転写紙上でフルカラー画像となる。フルカラー画像が形成された転写紙は、転写ニップ群を抜けた後、定着装置２５へと搬送される。転写紙上に重ね合わせ転写された４色トナー像は、定着装置２５において加熱定着される。なお、各転写ニップ通過後の転写ベルト９の表面に残留する転写残トナーは、図中左側の駆動ローラ１５近傍に設けたベルトクリーニング装置（不図示）によってクリーニングされる。

定着装置２５は、加熱ローラ２６と、このローラに向けて押圧される加圧ローラ２７とを備えている。これら加熱ローラ２６と加圧ローラ２７とは互いに当接して定着ニップを形成しており、紙搬送機構から受け取った転写紙をここに挟み込む。ベルトユニットにおける２本のローラのうち、加圧ローラ２７から押圧される方の加熱ローラ２６は、内部に図示しない熱源を有しており、これの発熱によってニップ部を加熱する。加熱された定着ニップ部は、挟み込まれた転写紙を加熱する。この加熱やニップ圧の作用により、フルカラー画像が転写紙に定着せしめられる。
定着装置２５内で定着処理が施された転写紙は、もう一方の面にもトナー像を形成するために、転写装置（転写ローラ７）および定着装置２５の下に、上述したタンデム画像形成部２０と平行に設けられている、転写紙Ｓを反転するシート反転装置を経由して上述の転写ニップ群に戻されるか、プリンタ筐体の図中左側板の外側に設けた排紙トレイ８５上にスタックされる。

複写機１は、複写機１内の各機器の制御を司るＣＰＵ等から構成される図示しない制御部と、液晶ディスプレイや操作指示手段である各種キーボタン等などから構成される図示しない操作表示部とを備えている。操作者は、この操作表示部に対するキー入力操作により、制御部に対して命令を送ることで、複写モードとプリントモードを選択することができる。
複写モードで、図示しない原稿のコピーがとられる際には、例えばシート原稿の束が原稿読取装置３００の原稿自動搬送装置の原稿台上セットされる。但し、その原稿が本状に閉じられている片綴じ原稿である場合には、コンタクトガラス上にセットされる。このセットに先立ち、複写機本体２に対して原稿自動搬送装置が開かれ、コンタクトガラスが露出される。この後、閉じられた原稿自動搬送装置によって片綴じ原稿が押さえられる。

このようにして原稿がセットされた後、図示しないコピースタートスイッチが押下されると、原稿読取装置３００による原稿読取動作がスタートする。但し、原稿自動搬送装置にシート原稿がセットされた場合には、この原稿読取動作に先立って、原稿自動搬送装置がシート原稿をコンタクトガラスまで自動移動させる。原稿読取動作では、周知のように、まず、第１走行体と第２走行体とがともに走行を開始し、第１走行体に設けられた光源から光が発射される。そして、原稿面からの反射光が第２走行体内に設けられたミラーによって反射せしめられ、結像レンズを通過した後、読取センサに入射される。読取センサは、入射光に基づいて画像情報を構築する。
このような原稿読取動作と並行して、各プロセスカートリッジ１０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ内の各機器や、転写ベルト９、転写ローラ７、定着装置２５がそれぞれ駆動を開始する。そして、読取センサによって構築された画像情報に基づいて、露光装置４が駆動制御されて、既述したように各感光体３Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ上に、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナー像が形成される。

また、複写機１本体の下部に設けられた給紙装置２００内では原稿読取動作の開始とほぼ同時に給紙動作が開始される。給紙装置２００には、内部に複数の転写紙を紙束の状態で複数枚重ねて収容可能な給紙トレイ４４が、鉛直方向に複数重なるように配設されている。それぞれの給紙トレイ４４は、紙束の一番上の転写紙に給紙ローラ４５を押し当てている。そして、給紙ローラ４５を回転させることにより、一番上の転写紙を給紙路４６に向けて送り出される。
給紙動作では、給紙ローラ４５の１つが選択回転せしめられ、装置下部のペーパーバンク４３内に多段に収容される給紙トレイ４４の１つから転写紙が送り出される。送り出された転写紙は、分離ローラ４５で１枚ずつ分離されて給紙路４６に進入する。給紙トレイ４４から送り出された転写紙を受け入れる給紙路４６は、複数の搬送ローラ対４７と、給紙路４６内の末端付近に設けられたレジストローラ対４９とを有していて、転写紙をレジストローラ対４９に向けて搬送する。
レジストローラ対４９に向けて搬送された転写紙は、レジストローラ対４９のローラ間に挟まれる。レジストローラ対４９は、ローラ間に挟み込んだ転写紙を各転写ニップにて４色トナー像に密着させ得るタイミングで転写ニップに向けて送り出す。そして、各感光体３Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ上の、既述したＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各トナー像は、転写ベルト９上の転写紙に重ね合わせ転写された４色トナー像となる。

続いて、実施形態を特徴付けているトナー残量検知動作について説明する。この動作は、残量表示手段（トナー残量を検知するセンサ、操作指示手段、表示手段。制御部等により構成され、制御部が所定プログラムに従って関連各部を制御し必要な演算等を実行することにより実現される）によって行われる。
図２は、本実施形態装置における印刷ページ総数とトナー残量の関係、及びトナーニアエンプティの表示状態を示す説明図、また、図３は、本実施形態におけるトナー残量検知に関するフローチャートである。なお、図２中で、Ｐ１は、第１色トナーのトナー残量がニアエンプティを検知する点を、Ｐ２は、第１色トナーのトナー残量がエンプティを検知する点を、また、Ｐ３は第Ｍ色トナーのトナー残量がニアエンプティを検知する点を表している。

本実施形態の構成においては、各色のトナーの残量を夫々検知するセンサ（図示せず）等の出力を現像剤量検知手段が監視して、トナー残量が減少しニアエンプティ状態に達したか否かを判定し（ステップ；Ｓ１）、最も残量が少ないある色のトナー（第１色トナーと記す）のニアエンプティを検知したとき（Ｐ１）に（Ｓ２）、画素数のカウンター等によって他の色の夫々のトナー残量予測値を調べ、第１色トナー（残量最少色）のトナー残量がニアエンプティとエンプティの間に定めた規定値に達する（Ｐ２）前に別の色（第Ｍ色トナー）のトナー残量がニアエンプティ状態に達する見込みがある（Ｐ３）かを判定し（Ｓ３）、見込み有りと判断した場合は（Ｓ３：Ｙｅｓ）、第１色トナーのニアエンプティ状態の表示を保留し表示しない状態（以下、ニアエンプティ表示待機モードと称する）に移行する（Ｓ５）。しかし、別の色がニアエンプティ状態に達する見込みが無いと判断した場合には（Ｓ３：Ｎｏ）、直ちに第１色トナーのニアエンプティ状態を表示する（Ｓ４）。
なお、前記規定値はニアエンプティからエンプティの間で任意に設定できる。また、上記構成によって最初にニアエンプティを検知した色のニアエンプティを表示するタイミングが遅くなり、エンプティまでの猶予が少なくなるが、交換に備えたトナー容器の在庫があり、エンプティ直後に交換できる環境であれば画像形成装置が停止し、ダウンタイムとなる不具合は発生しない。

また、トナー残量が前記規定値に達したか否かは、ニアエンプティ状態を基準に、印刷要求があった画像パターンによって露光した画素数の積算値等によって判定する。
この後、第１色トナーのトナー残量が前記規定値に達する前に第１色トナー以外の第Ｍ色トナーのニアエンプティ状態を検知した場合に（Ｓ６：Ｙｅｓ）、第１色トナーと第Ｍ色トナーがニアエンプティ状態であることを同時に表示する（Ｓ７）。
なお、オペレータは操作により随時ニアエンプティ状態にあるトナーを知り交換することも可能で、第Ｍ色トナーがニアエンプティ状態を検知する前に第１色トナーのトナー容器が交換されたときは（Ｓ８：Ｙｅｓ）、上記の状態（トナーエンプティ表示待機モード）を解除する（Ｓ９）。
また、第１色トナーのトナー残量がニアエンプティを超えて規定値に達して要エンプティ表示状態になったときに第Ｍ色トナーがニアエンプティ状態を検知していなければ（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、第１色トナーのみエンプティ状態であることを表示し装置を停止する（Ｓ１１）。
なお、第１色トナーのトナー残量が規定値に達する前にトナー残量がニアエンプティ状態に達する見込みがあるトナーが２色あると判定した場合には、これらを第Ｍ色トナー、第Ｎ色トナーとし、図３と略同様の手順を行って、トナーエンプティ表示待機モードに移行した場合には、第１色トナーのトナー残量が規定値に達する前に第Ｍ色トナー、第Ｎ色トナーの両方のニアエンプティ状態を検知した場合に、第１色トナー、第Ｍ色トナー、第Ｎ色トナーがニアエンプティ状態であることを同時に表示する。

また、第１色トナーのトナー残量が前記規定値に達したときに、第Ｍ色トナー、第Ｎ色トナーのいずれかがニアエンプティ状態を検知していなければ、第１色トナーとニアエンプティを検知した色のみニアエンプティ状態であることを表示する。
なお、第Ｍ色トナーまたは第Ｎ色トナーがニアエンプティ状態を検知する前に第１色トナーのトナー容器が交換されたときは、上記のトナーエンプティ表示待機モードを解除する。
さらに、第１色トナーのトナー残量が規定値に達する前にトナー残量がニアエンプティ状態に達する見込みがあるトナーが３色以上ある場合についても同様である。
関連する制御として、本実施形態においては、ニアエンプティ表示待機モードにおいて、オペレータが操作パネルの上の所定のキーボタン（操作指示手段）を押すなど定められた操作を行ったときは、これを表示する。これにより、オペレータがニアエンプティ表示待機モードであるか否か（ニアエンプティ表示を保留している状態か否か）を認識でき、トナー残量の状況の確認が可能である。
図４は、この場合の、印刷ページ総数とトナー残量の関係、及びトナーニアエンプティの表示状態を表す図である。

上述したように本実施形態においては、ある色のトナー残量がニアエンプティに達したときに、このトナーの残量が規定値に減少するまでに別の色のトナー残量がニアエンプティとなると予測した場合はニアエンプティの表示を保留するため、別の色のトナー残量がニアエンプティを検知したときに同時にニアエンプティ状態であることを表示することによって色ごとにニアエンプティとなったトナー容器を交換する手間を省き、また画像形成装置のダウンタイムを短縮することができる。
なお、色の数はカラーの画像形成装置で一般に用いられる４色の場合に限らず、複数であれば適用でき色数には限定されない。

〔第２実施形態〕
第１実施形態構成において、各色のトナー残量の減少を印刷した画素数の積算値によって予測する場合に補正を行うようにしても良い。全体構成は、既に説明したと全く同様であり、説明は繰り返さない。
図５は、この場合の印刷ページ総数とトナー残量の関係の例、及びトナーニアエンプティの表示状態を表す図である。
用紙面積に対する画像の面積率と併せて、感光体が過去に印刷したページ数によって画素数から算出される消費トナー量の予測値を補正し、トナー残量を予測する。
すなわち、感光体が過去に印刷したページ数が多い場合は印刷したページ数が少ない場合に比べて、感光体の劣化によって露光された領域の周囲にもトナーが付着し、露光された画素数に対して消費されるトナー量が多くなるため、感光体の過去に印刷したページ数によってトナー消費量の予測値を補正し、より正確なトナー残量を予測する。なお、図５において、Ｌ１は、感光体の過去の印刷ページ総数が多い場合の、印刷ページ総数とトナー残量の関係を、また、Ｌ２は、感光体の印刷ページ総数が少ない場合の、印刷ページ総数とトナー残量の関係を示している。
感光体の過去に印刷したページ数に基づきトナー残量の予測値を補正することによってトナー残量の予測精度を上げる構成であることから、ニアエンプティ表示待機モードに移行すべきか否かをより高い精度で検出することができる。なお、第１色トナーについても同様の補正を行うようにしても良い。

〔第３実施形態〕
更には、各色のトナー残量の減少を印刷した画素数の積算値によって予測する場合に、用紙面積に対する画像の面積率と併せて、部分的に塗りつぶされた部分の有無やその面積など、トナー画像の粗密の情報によって画素数と消費トナー量の予測値を補正し、トナー残量を予測するようにしても良い。図６は、この場合の印刷ページ総数とトナー残量の関係、及びトナーニアエンプティの表示状態を表す図である。
これは、部分的に塗りつぶされた部分がある場合、すなわちトナーが連続して付着している場合に比べて、トナーが離散して付着している場合は露光された領域の周囲にもトナーが付着することがあり、露光された画素数に対して消費されるトナー量が多いことを反映させるもので、露光された画像の粗密によってトナー消費量の予測値を補正し、ニアエンプティ表示待機モードに移行すべきか否かをより高い精度で検出することができ、より正確なトナー残量を予測することができる。
なお、図６において、Ｌ３は、離散した画像パターンを印刷した場合の、印刷ページ総数とトナー残量の関係を、また、Ｌ４は、連続した画像パターンを印刷した場合の、印刷ページ総数とトナー残量の関係を示している。なお、第１色トナーについても同様の補正を行うようにしても良い。

〔第４実施形態〕
前述各実施形態の構成において、ニアエンプティ表示待機状態に移行した後に、第１色トナーのトナー残量が規定値に達する前に第Ｍ色トナーのニアエンプティ状態を検知し、第１色トナーと第Ｍ色トナーのニアエンプティ状態であることを同時に表示したか否かの情報を適宜のメモリーに記録、蓄積し、第１色トナーのトナー残量が規定値に達する前に第Ｍ色トナーのニアエンプティ状態を検知しなかった場合の割合が所定の値よりも高い場合は、ニアエンプティ表示待機モードに移行する条件を狭めるようにしても良い。例えば、直近の３回のニアエンプティ表示待機モード移行後の結果を見て２回が、第Ｍ色トナーのニアエンプティ状態を検知しなかった場合に、現在の規定量をより低い値に動かす。あるいは、前述した予測過程で補正を行うようにしても良い。これにより、ニアエンプティ表示待機モードに移行すべきか否かをより高い精度で検出することができ、更に的確にトナー残量表示動作を行わせることができる。

〔第５実施形態〕
前述各実施形態の構成において、第１色トナー（最少残量色）のトナー残量と定期交換部品の交換時期表示と組み合わせて、メンテナンス作業回数を減らす構成としても良い。
図７は、定期交換部品としての感光体ユニットを例とした場合の印刷ページ総数とトナー残量の関係、及びトナーニアエンプティの表示状態を表す図である。
この構成においては、ある色のトナーがニアエンプティを検知したときに、定期交換部品のいずれか、本例では感光体ユニットの交換時期が近く、前記のトナー残量が規定量に達するまでに前記感光体ユニットの交換時期に達すると予測した場合、トナーのニアエンプティ表示を保留し、ある色のトナー残量が規定値に減少する前に前記感光体ユニットが交換時期に達したときは、トナーニアエンプティと感光体ユニットの交換指示を同時に表示する。
この第５実施形態によれば、前述の各実施形態の効果に加えて、トナーニアエンプティ検知時に、トナー以外の定期交換部品の交換時期が近い場合にはニアエンプティ表示待機モードに移行することによって、トナー容器の交換直後に定期交換部品の交換を行うことなく、トナー容器の交換と定期交換部品を同時に交換することを促すことができて、オペレータの定期交換部品を含めての交換作業の負担を軽減でき、また、画像形成装置のダウンタイムの低減を図ることができる。

〔その他の実施形態〕
その他、上述した全ての実施形態において、更に、付加機能を持たせるようにすることができる。例えば、ニアエンプティを検知したトナーが黒である場合は、ニアエンプティ表示待機モードに移行するか否かの判断をせず、検知直後にニアエンプティ状態であることを表示するような構成としても良い。モノクロ印刷も含めて一般にトナー消費率が高い黒トナーについてはトナー容器の交換が必要になることを事前に知らせることができる。
また、各実施形態にて、ニアエンプティ表示待機モードである場合において、要求された印刷の画像データを解析し、印刷によってニアエンプティを検知しているいずれかの色がエンプティ状態になると予測される場合には、ニアエンプティ表示待機モードを解除し、ニアエンプティを検知しているすべての色のニアエンプティ状態を表示するようにしても良い。
既に述べた効果に加えて、トナー残量がエンプティに達することが見込まれる印刷要求があったときは、ニアエンプティ表示待機モードであってもこれを解除してニアエンプティを表示する構成であることから、トナー容器の交換が必要になることを事前に知らせることができる。

また、各実施形態においては、ニアエンプティ表示待機モードに移行するか否かをオペレータが選択し、操作パネル等で設定可能に構成することも容易にできる。これにより、オペレータがニアエンプティ表示待機モードを選択可能な構成としていることから、印刷の頻度、トナー面積率、トナー容器の在庫等の状況により、本発明の機能を最適に活用できる使い勝手が良い装置を提供することができる。
言うまでもなく、上述した各実施形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、記載した以外にも種々の変形実施が可能であり本発明の範疇に含まれる。

１ 複写機（画像形成装置）、２ 複写機本体、３ 感光体、４ 露光装置（光書込ユニット）、５ 帯電装置、６ 現像装置、７ 転写ローラ（転写バイアスローラ）、８ クリーニング装置、９ 転写ベルト、１０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ プロセスカートリッジ、１１ トナー容器（補給容器）、１２ 廃トナー容器、１３ 攪拌部、１４ 張架ローラ、１５ 張架ローラ（駆動ローラ）、２０ タンデム画像形成部、２５ 定着装置、２６ 定着ローラ、２７ 加圧ローラ、４４ 給紙トレイ（給紙カセット）、４５ 給紙ローラ、４７、４８ 搬送ローラ対、４９ レジストローラ対、８１ 搬送ローラ、８４ 排紙ローラ＿、８５ 排紙トレイ（スタック部）、１００ プリンタ部、２００ 給紙装置、３００ 原稿読取装置３００（スキャナ）、Ｐ１ 第１色トナーのトナー残量がニアエンプティを検知する点、Ｐ２ 第１色トナーのトナー残量がエンプティを検知する点、Ｐ３ 第Ｍ色トナーのトナー残量がニアエンプティを検知する点、Ｌ１ 感光体の過去の印刷ページ総数が多い場合の、印刷ページ総数とトナー残量の関係、Ｌ２ 感光体の印刷ページ総数が少ない場合の、印刷ページ総数とトナー残量の関係、Ｌ３ 離散した画像パターンを印刷した場合の、印刷ページ総数とトナー残量の関係、Ｌ４ 連続した画像パターンを印刷した場合の、印刷ページ総数とトナー残量の関係

特開平６−３９５７号公報 特開平７−６４３８６号公報

Claims (8)

1. 複数の感光体に潜像を形成する露光手段と、
   形成した潜像を異なる色のトナーによってトナー像に顕像化する複数の現像手段と、
   前記各色トナー像をシート材に転写する転写手段と、
   シート材に重畳転写されたトナー像を定着する定着手段と、を設けた画像形成装置において、
   前記各色トナーのうち最少残量のトナー（以下、第１色トナーと記す）のトナーニアエンプティを検知したときに、
   前記第１色トナーのトナー残量が予め定めた規定量に減少するまでに、他のいずれかの色のトナー（以下、第Ｍ色トナーと記す）のトナー残量がニアエンプティに達することを予測できた場合は、
   前記第１色トナーのトナーがトナーニアエンプティ状態であることを表示しない状態（以下、トナーニアエンプティ表示待機モードと記す）に移行し、
   前記第Ｍ色トナーのトナー残量がニアエンプティに達したときに、
   前記第１色トナーと前記第Ｍ色トナーがニアエンプティであることを同時に表示する残量表示手段を備え、
   黒色のトナーについては、ニアエンプティを検知した場合、直ちにニアエンプティであることを前記残量表示手段に表示することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記各現像手段におけるトナー残量がニアエンプティに達する予測を、トナー消費率の予測値を用いて算定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記感光体の印刷ページ総数によって、前記トナー消費率の予測値を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 印刷面積率、印刷パターンの違いによって前記トナー消費率の予測値を補正することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記トナーニアエンプティ表示待機モードのときに、オペレータの操作に応じてトナーニアエンプティ表示待機モードであることを表示することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記第１色トナーのトナーニアエンプティを検知したときに、このトナー残量が予め定めた規定量以下となるまでに、所定の定期交換部品が交換時期に達すると予測した場合には前記トナーニアエンプティ表示待機モードに移行し、前記定期交換部品が交換時期に達したときに前記第１色トナーのニアエンプティ、および定期交換部品の交換時期通知を同時に表示することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. トナーニアエンプティ表示待機モードであっても、出力要求を受けた印刷を実行することによって、トナーエンプティに達すると予測される場合には、前記第１色トナーのトナーがニアエンプティ状態であることを表示することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. オペレータが前記トナーニアエンプティ表示待機モードへの移行を適用するか否かを設定可能に構成したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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