JP4336949B2

JP4336949B2 - Toner consumption calculation device and method and image forming apparatus

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Publication number: JP4336949B2
Application number: JP2003112374A
Authority: JP
Inventors: 英憲金
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2023-04-17
Also published as: JP2004317825A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、実際の消費量を把握できるようにトナー消費量を精度良く演算する、トナー消費量演算装置および方法と画像形成装置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画像形成装置においては、トナー補給などのメンテナンスや画質の維持などの理由で、トナーの消費量または残量を確認し、トナーカートリッジの寿命を管理する必要がある。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においては、画像形成が繰り返されることにより、トナーカートリッジに充填されているトナーが消費されて徐々に減少する。トナーカートリッジに充填されているトナー量があるレベルよりも少なくなると、「トナーカートリッジを交換して下さい」などのメッセージが画像形成装置の表示部に表示され、ユーザに注意を促している。
【０００４】
ユーザとしては、資源を有効に利用するとの観点からも、トナー残量を正確に把握して適性な時期にトナーカートリッジの交換を行いたいという要請がある。前記特許文献１に記載の発明においては、印刷ドット列の配列パターンを３種類に分けて、１頁単位又はあるジョブ期間におけるトナー消費量を、前記印刷ドット列の配列パターンに基づいて求めることが開示されている。すなわち、記録媒体の画像形成領域において現実に消費されたトナー量を検出することにより、トナーカートリッジに充填されているトナー初期値からトナー消費量を減算し、トナー残量を求めている。
【０００５】
ところで、像担持体上に複数色のトナー像を重ね合わせる方式の画像形成装置では、像担持体上に転移するトナーの量が変動すると、次の色の工程で露光部分の電位が変化するため、より厳密な制御が必要となる。また、感光体およびトナーの疲労・経時変化や、装置周辺における温湿度の変化などに起因して、画像濃度が変化することがある。そこで、従来よりトナー像の画像濃度に影響を与える濃度制御因子、例えば帯電バイアス、現像バイアス、露光量などを適宜調整して画像濃度を安定化させる技術が提案されている。
【０００６】
このような技術は、例えば像担持体上にトナー像によるパッチ画像を形成し、このトナー像の濃度をセンサーにより光学的に測定し、これに基づき現像装置内へのトナーの供給動作又は現像装置内のトナーの消費動作を制御するものである。例えば、特許文献２には、べた画像のパッチ（Ｖｄｃパッチ）を形成することが記載されている。なお、濃度調整用のパッチ画像として、べた画像のパッチと共に細線パッチ（Ｅパッチ）を形成することが知られている。細線パッチは、例えば１ラインのパッチ画像を形成し、副走査方向に１０ライン分画像を形成しないいわゆる「１オン１０オフ」形式で作成される。
【０００７】
特許文献２の画像形成装置においては、外部コンピュータより送信される画像データを記憶する画像メモリを備えたメインコントローラと、メインコントローラからの信号により画像形成部（エンジン）を制御するエンジンコントローラが設けられている。また、前記べた画像のパッチは、エンジンコントローラのパッチ作成モジュールで作成されることが記載されている。すなわち、画像の濃度パターンはエンジンコントローラ側で決定している。
【０００８】
この種の画像形成装置においては、画像環境の温度や湿度、像担持体や現像剤の使用回数などにより、トナー像の濃度や線幅が変化する。このため、階調パッチと称するパッチ画像を形成して、パッチ画像の濃度を測定し、濃度調整パターンを決定している。特許文献３には、制御回路（メインコントローラ）のＲＡＭに階調パッチを書き込んでおくことが記載されている。すなわち、濃度調整パターンはメインコントローラ側で決定している。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−１７４９２９号公報
【特許文献２】
特開２００１−４２５７９号公報
【特許文献３】
特開平８−２５４８６１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように、画像形成装置においては画像形成領域への画像形成に先立って、準備動作として濃度調整用のパッチ画像を形成している。このパッチ画像は、メインコントローラ側で作成される階調パッチの画像と、エンジンコントローラ側で作成されるべた画像および細線パッチ画像とに分離されて、それぞれの記憶手段に記憶されている。しかしながら、メインコントローラまたはエンジンコントローラのいずれにおいても、相手方のコントローラで作成されているパッチ画像についての情報が得られていない。このため、パッチ画像全体としてのトナー消費量は把握されていない。
【００１１】
このように、パッチ画像を形成する際にもトナーが消費されるが、従来の技術においては、トナー消費量を求める際に、メインコントローラおよびエンジンコントローラにより、それぞれ個別に前記パッチ画像を形成する際に消費されるトナー量については考慮されていなかった。このため、トナー消費量の演算を精度良く適正に行うことができないという問題があった。また、トナーカートリッジの寿命管理を的確に行えないという問題があった。
【００１２】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、実際のトナー消費量を把握できるように、トナー消費量の演算を精度よく行うトナー消費量演算装置および方法と画像形成装置の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明のトナー消費量演算装置は、複数色に対応したトナーがそれぞれ充填されたトナーカートリッジを具備するロータリー現像ユニットを用いて、記録媒体に画像形成を行うことで消費される各色のトナー消費量を求めるトナー消費量演算装置であって、
階調パッチの画像形成で消費されるトナー消費量を第１のオフセット値として予め記憶する第１の記憶手段と、
べたパッチ単独でまたはべたパッチと細線パッチの画像形成で消費されるトナー消費量を第２のオフセット値として予め記憶する第２の記憶手段と、前記画像形成領域のトナー消費量に前記階調パッチの画像形成で消費されるトナー消費量の前記第１のオフセット値と、べたパッチ単独でまたはべたパッチと細線パッチの画像形成で消費されるトナー消費量の第２のオフセット値をパッチ画像形成毎に加算して、
全体としてのトナー消費量を演算する手段とを具備することを特徴とする。このように、パッチ画像形成におけるトナー消費量をオフセット値として設定しておき、前記オフセット値を画像形成領域におけるトナー消費量に加算して全体としてのトナー消費量を演算している。このため、精度良くトナー消費量の演算を行うことができ、実際のトナー消費量を確実に把握することができる。また、濃度調整パターン決定用にメインコントローラで設定される階調パッチの画像で消費されるトナー量と、濃度パターン決定用にエンジンコントローラで設定されるべたパッチや細線パッチの画像で消費されるトナー量を、画像形成領域で消費されるナー量に加味するので、画像形成装置全体で消費されるトナー消費量を正確に把握することができる。
【００１５】
また、前記第１の記憶手段はメインコントローラに設けられ、前記第２の記憶手段はエンジンコントローラに設けられていることを特徴とする。このように、メインコントローラで作成された階調パッチのオフセット値はメインコントローラ側の記憶手段に記憶させる。また、エンジンコントローラで作成されたべたパッチや細線パッチのオフセット値は、エンジンコントローラ側の記憶手段に記憶させる。このため、各オフセット値は異なる記憶手段に記憶されるので、メインコントローラまたはエンジンコントローラのいずれかに不具合が生じても、双方のデータが同時に失われる可能性が低くなる。したがって、パッチ画像のトナー消費量のオフセット値を記憶手段に記憶させる際のセキュリティが強化される。
【００１６】
また、前記各オフセット値を各色毎に異なる数値で設定したことを特徴とする。このように、パッチ画像形成におけるトナー消費量をオフセット値として設定する際に、各色同一ではなく画像形成に用いる色により異なる値に設定している。このため、パッチ画像形成におけるトナー消費の実態に即して、精度良くトナー消費量を演算することができる。
【００１７】
また、本発明のトナー消費量演算方法は、複数色に対応したトナーがそれぞれ充填されたトナーカートリッジを具備するロータリー現像ユニットを用いて、記録媒体に画像形成を行うことで消費される各色のトナー消費量を演算するトナー消費量演算方法であって、
画像形成領域でトナーが消費される画素数をカウントする段階と、
前記カウント値を印刷ドットパターンに応じて補正して第１のトナー消費量を積算する段階と、
階調パッチのパッチ画像形成で消費されるトナー消費量を第１のオフセット値として第１の記憶手段に記憶させる段階と、べたパッチ単独でまたはべたパッチと細線パッチのパッチ画像形成で消費されるトナー消費量を第２のオフセット値として第２の記憶手段に記憶させる段階と、前記各オフセット値として設定されているパッチ画像におけるトナー消費量を第２のトナー消費量として求める段階と、前記第１のトナー消費量に第２のトナー消費量をパッチ画像形成毎に加算して第３のトナー消費量を演算する段階と、
からなることを特徴とする。このように、オフセット値として設定されているパッチ画像形成における第２のトナー消費量を第１のトナー消費量に加算して、全体としての第３のトナー消費量を積算している。このため、正確に累積のトナー消費量が求められ、精度の良いトナー消費量の演算を行うことができる。
【００１８】
また、本発明トナー消費量演算方法は、前記第２の記憶手段はエンジンコントローラに設けられていることを特徴とする。このため、メインコントローラの記憶手段とエンジンコントローラの記憶手段に分離して記憶されているパッチ画像のトナー消費量のオフセット値をそれぞれ画像形成領域のトナー消費量に加算して、迅速に画像形成装置全体のトナー消費量を演算することができる。
【００１９】
また、本発明の画像形成装置は、前記のトナー消費量演算装置と、前記トナーカートリッジに充填された各色のトナー残量を記憶する記憶手段と、前記各色のトナー残量が所定値に到達したときに、当該トナーカートリッジの交換時期と判定する判定手段とを備え、前記トナー残量は初期値から前記全体としてのトナー消費量を減算して求めて、トナーカートリッジの寿命管理を行うことを特徴とする。このように、画像形成装置が動作している際のトナー消費量を精度良く求め、その結果からトナー残量を求めているので、トナーカートリッジの寿命管理を的確に行うことができる。
【００２０】
また、本発明の画像形成装置は、前記所定値は、トナー残量が多い順に設定される、ニアエンド値、エンド値、エンドエンド値のいずれかとすることを特徴とする。このため、トナーカートリッジの交換時期をきめ細かに判定し報知することができるので、ユーザに対する利便性が向上する。
【００２１】
また、本発明の画像形成装置は、前記所定値は、記録媒体に形成される画像の割合である画占率により異なる値としたことを特徴とする。トナー消費量はシートに形成された全体の画像量により異なるが、このような構成とすることにより、画占率が異なる種々の画像形成に対応したトナーカートリッジ寿命管理を行うことができる。
【００２２】
また、本発明の画像形成装置は、前記トナーカートリッジは、大容量トナーカートリッジと、小容量トナーカートリッジの複数のトナーカートリッジを交換して使用可能であって、前記所定値は、複数のトナーカートリッジで同色に対してそれぞれ異なる値に設定したことを特徴とする。このため、大容量トナーカートリッジまたは小容量トナーカートリッジのいずれを使用する場合でも、適切なトナーカートリッジの寿命管理を行うことができる。
【００２３】
また、本発明の画像形成装置は、前記トナー消費量演算装置と、静電潜像を担持可能に構成された像担持体とを備え、
複数色に対応したトナーがそれぞれ充填されたトナーカートリッジを具備するロータリー現像ユニットは、前記複数のトナーカートリッジに収納されたトナーをその表面に担持するとともに、所定の回転方向に回転することによって異なる色のトナーを順次前記像担持体との対向位置に搬送し、
前記像担持体と前記ロータリー現像ユニットとの間に現像バイアスを印加して、前記トナーを前記ロータリー現像ユニットから前記像担持体に移動させることで、前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成することを特徴とする。このため、ロータリー現像ユニットを用いて複数色のトナーで記録媒体に画像形成を行う画像形成装置において、画像形成の実態に即して精度良くトナー消費量を演算することができる。
【００２４】
また、本発明の画像形成装置は、前記像担持体に形成されたトナー像を、中間転写部材に転写することを特徴とする。このため、中間転写部材を用いる画像形成装置において、精度良くトナー消費量を演算することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図５は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す縦断側面図である。また、図６は図５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）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、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の形成や、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像の形成を行う。
【００２６】
本発明の画像形成装置では、ユーザからの画像形成要求に応じて、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ１１に与えられる。この際に、メインコントローラ１１からエンジンコントローラ１０に指令信号が送信される。この指令信号に応じてエンジンコントローラ１０がエンジン部ＥＧの各部を制御して、シートＳ（記録媒体）に画像信号に対応する画像を形成するものである。
【００２７】
このエンジン部ＥＧでは、「像担持体」として機能する感光体２が図５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、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は帯電制御部１０３から帯電バイアスが印加されており、感光体２の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。
【００２８】
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、露光制御部１０２から与えられる制御指令に応じて光ビームＬを感光体２上に露光して、画像信号に対応する静電潜像を形成する。露光ユニット６には、レンズ、ミラーなどの適宜の光学素子が設けられている。
【００２９】
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を介してメインコントローラ１１のＣＰＵ１１１に画像信号が与えられると、エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１が露光制御部１０２に対し所定のタイミングで画像信号に対応した制御信号を出力する。この制御信号に応じて露光ユニット６から光ビームＬが感光体２上に照射されて、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。
【００３０】
こうして形成された静電潜像はロータリ現像ユニット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、ロータリー現像ユニット４には、軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、図示を省略する回転駆動部などの部材が設けられている。また、支持フレーム４０に対して着脱自在に構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵する、イエロー用の現像器４Ｙ、シアン用の現像器４Ｃ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている（本明細書においては、前記各色用現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋをトナーカートリッジということがある）。
【００３１】
このロータリー現像ユニット４は、図６に示すように、現像器制御部１０４により制御されている。そして、この現像器制御部１０４からの制御指令に基づいて、ロータリー現像ユニット４が回転駆動される。また、これらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２と対向する所定の現像位置に位置決めされて、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。
【００３２】
また、ロータリー現像ユニット４は、画像形成領域への画像形成に先立って、エンジンコントローラ１０により各色のパッチ画像を形成する。パッチ画像には、べた画像のパッチ（Ｖｄｃパッチ）単独で、またはべた画像のパッチと細線パッチ（Ｅパッチ）が作成される。細線パッチは、例えば１ラインのパッチ画像を形成し、副走査方向に１０ライン分画像を形成しないいわゆる「１オン１０オフ」形式で作成される。
【００３３】
また、メインコントローラ１１は、濃度調整パターンを決定するために階調パッチの画像を形成する。階調パッチは、像担持体上に単色、または複数色の重ね合わせにより形成される。本発明においては、メインコントローラ１１で作成されるパッチ画像（第１のパッチ画像）と、エンジンコントローラ１０で作成されるパッチ画像（第２のパッチ画像）に分離して作成されるパッチ画像のトナー消費量を予めオフセット値として記憶手段に記憶させている。このオフセット値を画像形成領域で消費されるトナー量に加算して、画像形成装置全体としてのトナー消費量を求めている。
【００３４】
この画像形成装置においては、現像位置で当該位置に位置決めされた現像器（図５の例ではイエロー用現像器４Ｙ）に設けられた現像ローラ４４が感光体２と当接して、または所定のギャップを隔てて対向配置されている。この現像ローラ４４は、その表面に摩擦帯電されたトナーを担持するトナー担持体として機能している。そして、現像ローラ４４が回転することによって順次、その表面に静電潜像が形成されている感光体２との対向位置に、トナーが搬送される。
【００３５】
ここで、現像器制御部１０４から直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアスが現像ローラ４４に印加される。このような現像バイアスによって、現像ローラ４４上に担持されたトナーは、感光体２の表面各部にその表面電位に応じて部分的に付着し、こうして感光体２上の静電潜像が当該トナー色のトナー像として顕像化される。
【００３６】
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において転写ユニット７の中間転写ベルト（中間転写部材）７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２〜７５に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｄ2に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。さらに、中間転写ベルト７１を挟んでローラ７３と対向する位置には、該ベルト７１表面に対して図示を省略した電磁クラッチにより、当接・離間移動可能に構成された二次転写ローラ７８が設けられている。
【００３７】
カラー画像をシートＳ（記録媒体）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。そして、カセット８から取り出されて中間転写ベルト７１と二次転写ローラ７８との間の二次転写領域ＴＲ２に搬送されてくるシート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。ロータリー現像ユニット４は、同量の記録媒体に対して各色の画像形成を行う手段として用いられている。
【００３８】
なお、中間転写ベルト７１へトナー像を一次転写した後の感光体２は、図示を省略した除電手段によりその表面電位がリセットされる。さらに、感光体２の表面に残留したトナーがクリーニング部５により除去された後、帯電ユニット３により次の帯電を受ける。クリーニング部５により除去されたトナーは、図示を省略したトナータンクに回収される。
【００３９】
また、ローラ７５の近傍には、クリーナ７６、濃度センサ６０および垂直同期センサ７７が配置されている。これらのうち、クリーナ７６は図示を省略する電磁クラッチによってローラ７５に対して近接・離間移動可能となっている。そして、ローラ７５側に移動した状態でクリーナ７６のブレードがローラ７５に掛け渡された中間転写ベルト７１の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト７１の外周面に残留付着しているトナーを除去する。クリーナ７６のブレードで除去されたトナーは、転写廃トナータンクに回収される。
【００４０】
垂直同期センサ７７は、中間転写ベルト（中間転写部材）７１の基準位置を検出するためのセンサであり、中間転写ベルト７１の回転駆動に関連して出力される同期信号、つまり垂直同期信号Ｖsyncを得るための垂直同期センサとして機能する。そして、この装置では、各部の動作タイミングを揃えるとともに各色で形成されるトナー像を正確に重ね合わせるために、装置各部の動作はこの垂直同期信号Ｖsyncに基づいて制御される。さらに、濃度センサ６０は、中間転写ベルト７１の表面に対向して設けられており、濃度制御処理において、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。
【００４１】
図５に示すように、各現像器（トナーカートリッジ）４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋには、該現像器の製造ロットや使用履歴、内蔵トナーの残量などに関するデータを記憶する「記憶素子」であるメモリ９１〜９４がそれぞれ設けられている。さらに、各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋには、コネクタ４９Ｙ、４９Ｃ、４９Ｍ、４９Ｋがそれぞれ設けられている。
【００４２】
そして、必要に応じて、これらのコネクタ４９Ｙ、４９Ｃ、４９Ｍ、４９Ｋが選択的に本体側に設けられたコネクタ１０８と接続される。このため、インターフェース１０５を介して、エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１と各メモリ９１〜９４との間でデータの送受を行って、該現像器（トナーカートリッジ）に関する消耗品管理等の各種情報の管理を行っている。なお、この実施形態では本体側コネクタ１０８と各現像器側のコネクタ４９Ｋ等とが機械的に嵌合することで相互にデータ送受を行っているが、例えば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を行うようにしてもよい。
【００４３】
また、各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋに固有のデータを記憶するメモリ９１〜９４は、電源オフ状態や該現像器が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い。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や強誘電体メモリ（ＦＲＡＭ）、ＥＥＰＲＯＭなどを用いることができる。
【００４４】
また、図５では記載を省略しているが、この画像形成装置では表示部１２が設けられている（図６）。そして、必要に応じＣＰＵ１１１から与えられる制御指令に応じて所定のメッセージを表示することで、必要な情報をユーザに対し報知する。例えば、装置の故障や紙詰まり等の異常が発生したときにはその旨をユーザに知らせるメッセージを表示する。また、いずれかの現像器内のトナー残量が所定値以下、例えば後述するニアエンド値まで低下したときには、当該現像器の交換が近づいたことを報知するメッセージを表示する。
【００４５】
この表示部１２としては、例えば液晶ディスプレイ等の表示装置を用いることができるが、これ以外に、必要に応じて点灯あるいは点滅する警告ランプを用いてもよい。さらに、メッセージを表示することで視覚によりユーザに報知する以外に、予め録音された音声メッセージやブザー等の音声による警報装置を用いたり、これらを適宜組み合わせて使用してもよい。
【００４６】
コントローラ１１には、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、画像メモリ１１３が設けられている。符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。ＲＡＭ１０７は、不揮発性のＦＲＡＭ（ＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＲａｍｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ：強誘電体メモリ）を用いても良い。
【００４７】
次に、上記のように構成された画像形成装置において、各現像器（トナーカートリッジ）４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋそれぞれについて、トナー残量の求めかたを説明する。この種の画像形成装置においては、同じ装置に、トナー収容量が多い大容量のトナーカートリッジと、トナー収容量が少ない小容量のトナーカートリッジの２種類の異なる容量のトナーカートリッジを交換して装着できる機種が開発されている。このような場合には、大容量または小容量のトナーカートリッジのトナー収容量に応じてその寿命が相違する。すなわち、トナーカートリッジの交換時期と判定されるトナー残量の所定値が、同色に対して大容量または小容量のトナーカートリッジでそれぞれ異なる値に設定される。
【００４８】
図２は、トナーカートリッジ寿命管理の基本的構成を示す特性図である。図２において、横軸にはトナーカウンタカウント値を設定する。また、縦軸には、現像ローラ駆動時間（累積値ｓｅｃ）を設定する。横軸のトナーカウンタカウント値は、一例として、Ａ４用紙換算で６０００枚の画像形成用大容量トナーカートリッジは、最大値１３０００万に設定する。また、同一装置に装着されるＡ４用紙換算で２０００枚の画像形成用小容量トナーカートリッジにおいては、トナーカウンタのカウント値は最大値５００万に設定する。本発明においては、このような大容量トナーカートリッジまたは小容量トナーカートリッジのいずれを使用する場合でも、適切なトナーカートリッジの寿命管理を行うことができる。
【００４９】
縦軸の現像ローラ駆動時間は、前記大容量トナーカートリッジは、例えば最大値１２０００ｓｅｃに設定する。また、小容量トナーカートリッジにおいては、現像ローラ駆動時間は例えば最大値４０００ｓｅｃに設定する。トナーカートリッジの寿命は、横軸に設定されたトナーカウンタカウント値と、縦軸に設定された現像ローラ駆動時間のいずれかのパラメータが、規定値に達したかどうかで判定される。すなわち、トナーカートリッジの寿命判定は、トナーカウンタカウント値と現像ローラ駆動時間のいずれかが規定値に到達したかの論理和の判定により行われる。
【００５０】
図２の例においては、このようなトナーカートリッジの寿命判定の際に、トナー残量に応じて大小３段階のレベルを設定する。すなわち、トナー残量が多い順序に（１）ニアエンド値のレベル、（２）エンド値のレベル、（３）エンドエンド値のレベルを設定する。初期値から、トナーの残量が減少して（１）ニアエンド値のレベルに達すると、「トナー残量が少なくなりました」、「トナーカートリッジの交換時期が近づきました」などの警告を表示部に表示する。
【００５１】
また、トナーの残量が（１）ニアエンド値のレベルからさらに低下して、（２）エンド値のレベルに達すると「トナーカートリッジを交換して下さい」などのオペレーションコール（オペコール）を表示部に表示する。前記オペコールをシート１枚に画像形成する毎に表示して、連続した画像形成ができなくする機能を付与することもできる。
【００５２】
更にトナーの残量が減少して、（３）エンドエンド値のレベルに達した場合には、シートに画像形成が出来なくなるように制御される。このように、本発明の図２の例では、トナーカートリッジの交換時期をトナー残量に応じて３段階のレベルで設定している。このため、ユーザは段階的にトナーカートリッジの交換時期を認識できるので、使い勝手が良くユーザの利便性を向上させることができる。
【００５３】
図２において、破線Ｒはニアエンド値のレベル、一点鎖線Ｓはエンド値のレベル、実線Ｔはエンドエンド値のレベルを示している。横軸のトナーカウンタカウント値は、最大値Ａ３、ニアエンド値Ａ２、エンド値Ａ１の数値に設定されている。また、縦軸の現像ローラ駆動時間は、最大値Ｂ３、ニアエンド値Ｂ２、エンド値Ｂ１の数値に設定されている。
【００５４】
トナーカウンタカウント値は、画像が形成される記録紙（シート）の枚数と、シートの画像形成領域の大きさ（画占率）により定められる。すなわち、シートに形成された全体の画像量によりトナーカウンタカウント値は変動する。図２において、Ｕは画占率１％、Ｖは画占率５％、Ｗは画占率２０％の特性を示している。なお、特性Ｕは１ジョブあたりＡ４シート４枚の画像形成を行い、他のＶ、Ｗの特性では１ジョブあたりＡ４シート１枚の画像形成を行うものとする。図２から、画占率が高いほどトナーカウンタカウント値が増大していき、トナー残量が少なくなる傾向があることがわかる。
【００５５】
図２の例では、ニアエンド値Ａ２に達するのは、画占率１％の特性Ｕではシート６４００枚（Ｕａ）、画占率５％の特性Ｖではシート４８００枚（Ｖａ）、画占率２０％の特性Ｗではシート１２００枚（Ｗａ）である。また、エンドＡ１に達するのは、画占率１％の特性Ｕではシート８０００枚（Ｕｂ）、画占率５％の特性Ｖではシート６０００枚（Ｖｂ）、画占率２０％の特性Ｗではシート１５００枚（Ｗｂ）である。さらに、エンドエンド値に達するのは、特性Ｕではシート９０９０枚（Ｕｃ）、特性Ｖではシート６８００枚（Ｖｃ）、特性Ｗではシート１７００枚（Ｗｃ）である。
【００５６】
このように、図２の例では画占率１％の特性Ｕにおいては、ニアエンド値Ａ２とエンド値Ａ１間では６４００枚（Ｕａ）と８０００枚（Ｕｂ）で、２０％の差が存在している。また、エンド値Ａ１とエンドエンド値間では、８０００枚（Ｕｂ）と９０９０枚（Ｕｃ）で１０９０枚の差が存在している。さらに、画占率５％の特性Ｖにおいては、ニアエンド値Ａ２とエンド値Ａ１間では４８００枚（Ｖａ）と６０００枚（Ｖｂ）で、２０％の差が存在している。また、エンド値Ａ１とエンドエンド値間では、６０００枚（Ｖｂ）と６８００枚（Ｖｃ）で８００枚の差が存在している。
【００５７】
また、縦軸の現像ローラ駆動時間は、前記各特性Ｕ、Ｖ、Ｗ毎に最大値（エンドエンド値）Ｂ３、（エンド値）Ｂ２、（ニアエンド値）Ｂ１が設定されている。例えば、特性Ｕのエンドエンド値Ｂ３は１２０００ｓｅｃである。各特性Ｕ、Ｖ、Ｗ毎にエンドエンド値に対応して適宜のニアエンド値、エンド値が設定されている。この現像ローラ駆動時間によるトナーカートリッジ寿命判定においては、画占率が小さいシートほど寿命が短くなる傾向があることがわかる。すなわち、トナーカウンタカウント値と、現像ローラ駆動時間は、同じ画占率ではトナーカートリッジの寿命は相反する特性を有している。
【００５８】
前記のように、トナーカートリッジの寿命判定は、トナーカウンタカウント値、または、現像ローラ駆動時間が所定レベルに達したかどうかにより行うことができる。本発明においては、この中でトナーカウンタカウント値によるトナーカートリッジ寿命管理を行なっている。以下、本発明の構成について説明する。
【００５９】
図３は、トナーカウンタカウント値と、トナー残量との関係を示す特性図である。横軸には、トナーカウンタカウント値を設定し、縦軸にはトナー残量（ｇ）を設定している。この場合においても、前記大容量トナーカートリッジの場合と小容量トナーカートリッジの場合では特性が相違する。図３は、例えば大容量トナーカートリッジの特性を示すものであり、Ａ４サイズのシートに５％の画占率で画像形成する場合を対象としている。
【００６０】
図３の例では、トナーエンド量として標準値と、この標準値の±１２．５％の数値を設定している。特性Ｙが標準値、特性Ｘが標準値の＋１２．５％、特性Ｚが標準値のー１２.５％のトナー残量を示している。図３において、トナー量の初期値Ｃ４は例えば２２５ｇとする。また、トナー残量の標準エンド値Ｃ２は５４ｇ、特性Ｘのエンド値Ｃ３は７９ｇ、特性Ｚのエンド値Ｃ１は３０ｇとしている。
【００６１】
横軸には、図２と同様の最大値Ａ３、ニアエンド値Ａ２、エンド値Ａ１が設定されている。標準特性Ｙのニアエンド値Ｙａは、この例では８３ｇである。本発明におては、トナー残量のニアエンド量を判定する際のトナーカウンタカウント値を各色毎に画像形成の実情に即して設定する。この際に、トナー収容量が多い大容量のトナーカートリッジと、トナー収容量が少ない小容量のトナーカートリッジでは、同色に対してそれぞれ異なる値にトナー残量のニアエンド値を設定する。
【００６２】
図４は、前記したパッチ画像におけるトナー消費量のオフセット値を予め設定しておくテーブルの例を示す説明図である。図４において、「色」の欄は、前記ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の区別を設定している。「オフセット値」の欄は、メインコントローラで作成される各色の階調パッチのオフセット値（第１のオフセット値）と、エンジンコントローラで作成される各色のパッチ画像のオフセット値（第２のオフセット値）が設定されている。
【００６３】
エンジンコントローラで作成されるパッチ画像は、べたパッチ（Ｖｄｃパッチ）単独またはべたパッチと細線パッチ（Ｅパッチ）が含まれる。図４のテーブルは、簡単のため１つにまとめているが、実際には階調パッチのオフセット値は、図６では図示を省略しているメインコントローラの記憶手段（第１の記憶手段）に、べたパッチと細線パッチは例えば図６のメモリ（ＦＲＡＭ）１０７（第２の記憶手段）に分離して記憶されている。これらのオフセット値は、パッチ画像において消費されるトナー量に対応して設定されている。
【００６４】
このように、図４の例ではパッチ画像の作成で消費されるトナーのオフセット値を各色毎に設定している。このため、画像形成領域への画像形成に伴うトナー消費量に、画像形成領域への画像形成に先立つ準備段階でのトナー消費量を加算することにより、画像形成装置が動作している際に全体として消費されるトナー量を精度良く演算でき、トナー消費量の実態を反映させることができる。
【００６５】
図４の例では、トナーカウント数の上限を１３００万としたときに、例えば、ａ１を４６４１、ａ２を４９１１、ａ３を４９４５、ａ４を４０２６の数値に設定する。また、ｂ１は８３０、ｂ２は８６９、ｂ３は８７２、ｂ４は７１３の数値に設定する。これらの数値は、パッチ画像を形成した際に、各色のトナー消費量の実態を考慮して適宜設定する。
【００６６】
本発明においては、このようにして得られたパッチ画像のオフセット値を加算して、全体としてのトナー消費量を演算する。このため、各色のトナー消費量を正確に求めることができる。また、このようにして求められたトナー消費量を用いることにより、各色毎のトナーカートリッジの寿命管理を精度良く行うことができる。
【００６７】
図１は、本発明の構成を示すブロック図である。図１は、図６のブロック図を一部拡大して示している。この装置においては、ＲＯＭ１０６（図６）に記憶されたプログラムに基づいてエンジンコントローラ１０が動作を開始する。また、メインコントローラ１１のＣＰＵ１１１が動作する。ＣＰＵ１１１には、カウンタ１２０、画像処理部１２１が設けられている。このトナーカウンタは、エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１にソフトウエアまたはハードウエアで構成されている。
【００６８】
外部装置から与えられた画像データが画像処理部１２１に入力されると、画像処理部１２１は、露光信号（ａ）を構成してカウンタ１２０に入力する。露光信号（ａ）により、カウンタ１２０は各色、各頁毎の画素数をカウントしてカウント値をＣＰＵ１０１に送信する（ｄ）。この際に、メインコントローラの記憶手段に記憶されている階調パッチ画像におけるトナー消費量のオフセット値を合わせてＣＰＵ１０１に送信する。
【００６９】
エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１は、メモリ（ＦＲＡＭ）１０７から、各色毎のトナーカートリッジに充填されているトナー量の初期値と係数、べたパッチと細線パッチのパッチ画像におけるトナー消費量のオフセット値を読み出す（ｂ）。メモリ１０７は、べたパッチや細線パッチのパッチ画像のトナー消費量をオフセット値として予め記憶する記憶手段として機能している。
【００７０】
係数は、画像形成の際の重み付け係数などであり、詳細な説明は後述する。ＣＰＵ１０１は、カウント値に係数を付与した演算結果をカウンタ１２０に送信する（ｃ）。このように、エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１は、（ｄ）でカウンタ１２０から送信されてきた各色、各頁毎のカウント値と、メモリ（ＦＲＡＭ）１０７から読み出した係数に基づいてドットカウント値、すなわち、トナーカウンタカウント値（トナー消費量）を算出する。また、前記各パッチ画像形成伴うオフセット値をトナー消費量に加算する。
【００７１】
そして、旧トナー残量からトナー消費量を減算して新トナー残量をメモリ（ＦＲＡＭ）１０７に記憶させる（ｅ）。前記のようにして、メモリ１０７に新しいトナー残量が記憶されると、ＣＰＵ１０１は更新されたトナー残量とニアエンド値と比較し、トナー残量がニアエンド値に到達している場合には、トナーカートリッジの寿命が近づいていることを報知する信号を出力する。すなわち、ＣＰＵ１０１はトナーカートリッジの交換時期を判定する判定手段として機能している。
【００７２】
次に、トナーカウンタの構成と動作について説明する。図７はトナーカウンタの構成を示すブロック図である。この装置においては、図６に示されているＲＯＭ１０６記憶されたプログラムに基づいて、ＣＰＵ１０１が所定の演算を行うことにより画像形成領域のトナー消費量を求めている。すなわち、トナーカウンタとしての全ての構成をＣＰＵ１０１のソフトウェア上で実現しているが、ハードウェアにより構成することも可能である。
【００７３】
前記ハードウェアで場合した場合の回路構成例を示すのが図７である。ここでは、図７に示すハードウェア構成のトナーカウンタ２００をモデルとして本発明にかかるトナーカウンタの動作原理を説明する。図７の回路をソフトウェアにより実現する場合にも、ハードウェアの場合と同様の原理に基づきトナー消費量を求めることが可能である。
【００７４】
このトナーカウンタ２００では、ＣＰＵ１０１から露光制御部１０２に与えられるものと同一の制御信号、すなわち、外部装置から与えられた画像信号に基づいて、各トナー色毎の階調値に展開された信号が入力される。比較回路２０１はその制御信号に基づき、階調値が所定の閾値以上の印刷ドットに対応する信号のみを通過させ、判別回路２０２に入力する。判別回路２０２は、比較回路２０１の出力信号に基づき印刷ドットの配列状態を判別する「パターン判別手段」としての機能を有している。
【００７５】
すなわち、判別回路２０２は、印刷ドット列を構成するドット数を検知して、閾値以上のドット、４連続ドット、孤立ドット、の３パターンに分類し、そのパターンに応じてカウンタ２０３〜２０５のいずれかに「１」を出力する。ここで、孤立ドットは、ある閾値以上の画素の両隣の画素が閾値未満のものである。これらのカウンタ２０３、２０４および２０５は、それぞれ閾値以上のドット、４連続ドット、孤立ドット、の各パターンに対応して設けられたものである。各カウンタ２０３〜２０５は、判別回路２０２から随時出力される信号をカウントすることによって、当該パターンの印刷ドット列の形成回数を計数する「カウント手段」としての機能を有している。
【００７６】
例えば、比較回路２０１に入力された制御信号が、孤立ドットに対応したものであったときには、比較回路２０１からの出力信号に基づいて判別回路２０２は当該印刷ドットが孤立ドットであることを判別する。そして、カウンタ２０５に対して「１」を出力する一方、他のカウンタ２０３、２０４に対しては「０」を出力する。このような処理により、孤立ドットの形成回数を示すカウンタ２０５のカウント値のみを１つ増加させる。
【００７７】
しかしながら、この際に他のカウンタ２０３、２０４のカウント値は変化しない。同様に、比較回路２０１に入力された制御信号が４連続ドットに対応したものである場合には、対応したカウンタ２０４のカウント値が１つずつ増加してゆく。このようにして、各パターン毎の印刷ドットの形成回数が個別にカウントされる。
【００７８】
これらのカウント値Ｃ1、Ｃ２およびＣ３は、演算回路２０６に入力される。この演算回路２０６には、カウント値Ｃ1、Ｃ２およびＣ３以外に、ＣＰＵ１０１から与えられる各色毎のオフセット値Ｎoと、係数テーブル２０７からの出力とが入力される。また、演算回路２０６からの出力は、ＣＰＵ１０１および係数テーブル２０７に入力されている。この係数テーブル２０７には、「重み付け係数」Ｋx、Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3（下記（１）式）の候補となる複数組の数値が予め記憶されており、演算回路２０６の出力値に応じてそのうちの１組が選択される。ここで、オフセット値Ｎoは、前記パッチ画像形成に伴うオフセット値とは異なるものである。
【００７９】
そして、演算回路２０６は、各カウンタ２０３〜２０５から出力されるそれぞれのカウント値Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3と、係数テーブル２０７から選択されて出力される重み付け係数Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3とを乗じるとともにそれらの和を求める。なお、図示を省略しているが、図４で説明したパッチ画像形成に伴うオフセット値をメモリ１０７から読み出し、演算回路２０６に入力する。なお、演算回路２０６には、メインコントローラから階調パッチに相当するトナー消費量のオフセット値が入力される。
【００８０】
更に、前記和と係数Ｋxとの積に、ＣＰＵ１０１から与えられるオフセット値Ｎoを加算する。このような演算によって、（１）式に定義するトナー消費量（第１のトナー消費量）が求められる。（トナー消費量）＝Ｋx・（Ｋ1・Ｃ1＋Ｋ２・Ｃ２＋Ｋ３・Ｃ３）＋Ｎo…（１）ただし、Ｋxは各色により異なる色依存係数である。
【００８１】
また、ＣＰＵ１０１は、べたパッチなどのパッチ画像形成に伴うオフセット値をメモリ１０７から読み出す。さらに、メインコントローラから送信される階調パッチのトナー消費量に対応するオフセット値と、メモリ１０７から読み出したオフセット値とを加算してＣＰＵ１０１は、第２のトナー消費量を演算する。このようにして取得した第２のトナー消費量を前記（１）式の第１のトナー消費量に加算し、全体としてのトナー消費量（第３のトナー消費量）を求める。
【００８２】
なお、この実施形態においては、上記トナーカウンタ２００の「カウント手段」、「係数設定手段」等に相当する機能を全てソフトウェアで実現していることは上記したとおりである。このような構成によって、トナー消費量を算出するための特別なハードウェアを追加する必要はなく、装置が簡単な構成となるので装置の低コスト化を図ることができる。
【００８３】
以上説明したように、本発明によれば、ロータリー現像ユニットを用いて複数色のトナーで同量の記録媒体に画像形成を行う画像形成装置において、画像形成の実態に即して精度良くトナー消費量の演算を行うことができる。また、中間転写部材を用いる画像形成装置においても、精度良くトナー消費量の演算を行うことができる。
【００８４】
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を対象としている。本発明は、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。また、単一のハードウェア構成により複数の現像器のトナー消費量をそれぞれ個別に求めることができる。
【００８５】
さらに、上記実施形態では、装置外部からの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。本発明はこのようなプリンタにのみ限定されず、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信号に基づき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】この発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】トナーカートリッジの寿命管理を行う例を示す特性図である。
【図３】トナーカートリッジの寿命管理を行う例を示す特性図である。
【図４】オフセット値を設定するテーブルの例を示す説明図である。
【図５】画像形成装置の一例を示す縦断側面図である。
【図６】図５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７】図６を部分的に拡大して示すブロック図である。
【符号の説明】
２…感光体（像担持体）、４Ｃ、４Ｋ、４Ｍ、４Ｙ…現像器（トナーカートリッジ）、４４…現像ローラ（トナー担持体）、１０…エンジンコントローラ、１１…メインコントローラ、１０１…エンジンコントローラのＣＰＵ、１０７…メモリ（ＦＲＡＭ）、１１１…メインコントローラのＣＰＵ、１２０…カウンタ、２００…トナーカウンタ、２０２…判別回路（パターン判別手段）、２０３〜２０５…カウンタ（カウント手段）、２０６…演算回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a toner consumption calculation device and method, and an image forming apparatus, which accurately calculate a toner consumption so that an actual consumption can be grasped.
[0002]
[Prior art]
In an image forming apparatus that forms an image using toner, it is necessary to check the toner consumption or remaining amount and manage the life of the toner cartridge for maintenance such as toner replenishment and maintenance of image quality. . The applicant of the present application has already disclosed a toner consumption detection method and apparatus that can accurately determine toner consumption with a simple configuration (see Patent Document 1). In this detection method and apparatus, in view of the fact that the relationship between the print dot value and the toner consumption amount is non-linear, and also changes depending on the state of the print dot adjacent to the print dot, the print dot row is divided into two isolated dots. It is divided into three patterns of dots and intermediate value dots, the number of formations is counted for each of these patterns, and the amount of toner consumption is obtained based on these counted values.
[0003]
In such an image forming apparatus, as the image formation is repeated, the toner filled in the toner cartridge is consumed and gradually decreases. When the amount of toner filled in the toner cartridge becomes lower than a certain level, a message such as “Replace the toner cartridge” is displayed on the display unit of the image forming apparatus to alert the user.
[0004]
From the viewpoint of effective use of resources, there is a demand for users to accurately grasp the remaining amount of toner and replace the toner cartridge at an appropriate time. In the invention described in Patent Document 1, the print dot row arrangement pattern is divided into three types, and the toner consumption amount per page or in a certain job period is obtained based on the print dot row arrangement pattern. It is disclosed. That is, by detecting the toner amount actually consumed in the image forming area of the recording medium, the toner consumption amount is subtracted from the initial toner value filled in the toner cartridge to obtain the remaining amount of toner.
[0005]
By the way, in an image forming apparatus that superimposes a plurality of color toner images on an image carrier, if the amount of toner transferred onto the image carrier fluctuates, the potential of the exposed portion changes in the next color process. More strict control is required. In addition, the image density may change due to fatigue / aging of the photoconductor and toner, changes in temperature and humidity around the apparatus, and the like. Therefore, conventionally, a technique for stabilizing the image density by appropriately adjusting density control factors that affect the image density of the toner image, such as a charging bias, a developing bias, and an exposure amount, has been proposed.
[0006]
In such a technique, for example, a patch image by a toner image is formed on an image carrier, and the density of the toner image is optically measured by a sensor. Based on this, toner supply operation to the developing device or the developing device is performed. The toner consumption operation is controlled. For example, Patent Document 2 describes forming a solid image patch (Vdc patch). As a patch image for density adjustment, it is known to form a fine line patch (E patch) together with a solid image patch. The fine line patch is created in a so-called “1 on 10 off” format in which, for example, a one-line patch image is formed and no image is formed for 10 lines in the sub-scanning direction.
[0007]
In the image forming apparatus of Patent Document 2, a main controller including an image memory for storing image data transmitted from an external computer and an engine controller for controlling an image forming unit (engine) by a signal from the main controller are provided. ing. Further, it is described that the patch of the solid image is created by the patch creation module of the engine controller. That is, the density pattern of the image is determined on the engine controller side.
[0008]
In this type of image forming apparatus, the density and line width of the toner image vary depending on the temperature and humidity of the image environment, the number of times the image carrier and developer are used, and the like. For this reason, a patch image called a gradation patch is formed, the density of the patch image is measured, and the density adjustment pattern is determined. Patent Document 3 describes that gradation patches are written in the RAM of a control circuit (main controller). That is, the density adjustment pattern is determined on the main controller side.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2002-174929 A
[Patent Document 2]
JP 2001-42579 A
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-254861
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the image forming apparatus, prior to image formation in the image forming area, a patch image for density adjustment is formed as a preparatory operation. This patch image is separated into a gradation patch image created on the main controller side, a solid image and a fine line patch image created on the engine controller side, and stored in the respective storage means. However, neither the main controller nor the engine controller has obtained information about the patch image created by the counterpart controller. For this reason, the toner consumption amount as a whole patch image is not grasped.
[0011]
As described above, toner is also consumed when a patch image is formed. However, in the conventional technique, when the toner image is calculated, the main controller and the engine controller individually form the patch image. However, the amount of toner consumed was not considered. For this reason, there has been a problem that the toner consumption cannot be calculated accurately and appropriately. Further, there is a problem that the life management of the toner cartridge cannot be accurately performed.
[0012]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a toner consumption calculation device and method and an image forming apparatus that accurately calculate the toner consumption so that the actual toner consumption can be grasped. .
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The toner consumption calculating device according to the present invention uses the toner developing amount of each color consumed by forming an image on a recording medium using a rotary developing unit including a toner cartridge filled with toners corresponding to a plurality of colors. A toner consumption calculation device for obtaining
Gradation patch of Image formation Consumed in Pre-stores toner consumption as a first offset value You First storage means,
Solid patches alone or solid and fine line patches of Image formation Consumed in Pre-store toner consumption as second offset value You Second storage means and toner consumption of the image forming area Of toner consumption consumed in image formation of the gradation patch The first offset value and , The amount of toner consumed by solid patches alone or by image formation of solid patches and thin line patches The second offset value Every time a patch image is formed Add,
And a means for calculating a toner consumption amount as a whole. In this way, the toner consumption amount in patch image formation is set as an offset value, and the offset value is added to the toner consumption amount in the image forming area to calculate the total toner consumption amount. For this reason, it is possible to calculate the toner consumption with high accuracy, and it is possible to reliably grasp the actual toner consumption. Also, the amount of toner consumed in the tone patch image set by the main controller for determining the density adjustment pattern, and the toner consumed by the solid patch and fine line patch images set by the engine controller for determining the density pattern Since the amount is added to the amount of toner consumed in the image forming area, the amount of toner consumed in the entire image forming apparatus can be accurately grasped.
[0015]
Further, the first storage means is provided in a main controller, and the second storage means is provided in an engine controller. Thus, the offset value of the gradation patch created by the main controller is stored in the storage means on the main controller side. Further, the offset values of the solid patches and fine line patches created by the engine controller are stored in the storage means on the engine controller side. For this reason, since each offset value is stored in different storage means, even if a malfunction occurs in either the main controller or the engine controller, there is a low possibility that both data will be lost simultaneously. Accordingly, security when storing the offset value of the toner consumption amount of the patch image in the storage unit is enhanced.
[0016]
The offset values are set with different numerical values for each color. As described above, when the toner consumption amount in patch image formation is set as an offset value, each color is not the same, but is set to a different value depending on the color used for image formation. Therefore, it is possible to calculate the toner consumption with high accuracy in accordance with the actual condition of toner consumption in patch image formation.
[0017]
Also, the toner consumption calculation method of the present invention is a toner for each color consumed by forming an image on a recording medium using a rotary developing unit including a toner cartridge filled with toner corresponding to a plurality of colors. A toner consumption calculation method for calculating consumption,
Counting the number of pixels where toner is consumed in the image forming area;
Correcting the count value according to the print dot pattern and integrating the first toner consumption amount;
Patch image formation for gradation patches Consumed in The step of storing the toner consumption amount as a first offset value in the first storage means, and the patch image formation of the solid patch alone or of the solid patch and the thin line patch Consumed in Storing a toner consumption amount as a second offset value in a second storage means, obtaining a toner consumption amount in the patch image set as each offset value as a second toner consumption amount, Toner consumption of 1 and second toner consumption Every time a patch image is formed Adding to calculate a third toner consumption;
It is characterized by comprising. In this way, the second toner consumption amount in patch image formation set as the offset value is added to the first toner consumption amount, and the third toner consumption amount as a whole is integrated. For this reason, the accumulated toner consumption amount is accurately obtained, and the toner consumption amount can be accurately calculated.
[0018]
Also, the toner consumption calculation method of the present invention Before The second storage means is provided in the engine controller. For this reason, the offset value of the toner consumption amount of the patch image stored separately in the storage means of the main controller and the storage means of the engine controller is added to the toner consumption amount of the image forming area, and the image forming apparatus is quickly The total toner consumption can be calculated.
[0019]
In the image forming apparatus according to the present invention, the toner consumption calculation device, a storage unit that stores the remaining amount of toner of each color filled in the toner cartridge, and the remaining amount of toner of each color reach a predetermined value. And determining means for determining when to replace the toner cartridge, wherein the remaining amount of toner is obtained by subtracting the overall toner consumption from an initial value to manage the life of the toner cartridge. And As described above, since the toner consumption amount when the image forming apparatus is operating is accurately obtained and the remaining toner amount is obtained from the result, the life management of the toner cartridge can be accurately performed.
[0020]
The image forming apparatus of the present invention is characterized in that the predetermined value is any one of a near-end value, an end value, and an end-end value that are set in descending order of the remaining amount of toner. For this reason, it is possible to finely determine and notify the replacement timing of the toner cartridge, so that convenience for the user is improved.
[0021]
The image forming apparatus according to the present invention is characterized in that the predetermined value is different depending on an image occupancy ratio that is a ratio of images formed on a recording medium. Although the toner consumption varies depending on the total image amount formed on the sheet, such a configuration makes it possible to manage the life of the toner cartridge corresponding to various image formations having different image occupancy rates.
[0022]
In the image forming apparatus of the present invention, the toner cartridge can be used by replacing a plurality of toner cartridges of a large-capacity toner cartridge and a small-capacity toner cartridge, and the predetermined value is determined by a plurality of toner cartridges. It is characterized in that different values are set for the same color. Therefore, it is possible to appropriately manage the life of the toner cartridge regardless of whether a large capacity toner cartridge or a small capacity toner cartridge is used.
[0023]
An image forming apparatus according to the present invention includes the toner consumption calculation device and an image carrier configured to carry an electrostatic latent image,
Provided with toner cartridges filled with toners corresponding to a plurality of colors The rotary developing unit carries the toner stored in the plurality of toner cartridges on the surface thereof, and sequentially conveys different color toners to a position facing the image carrier by rotating in a predetermined rotation direction.
A developing bias is applied between the image carrier and the rotary developing unit, and the toner is moved from the rotary developing unit to the image carrier, whereby the electrostatic latent image is visualized to form a toner image. It is characterized by forming. Therefore, in an image forming apparatus that forms an image on a recording medium with a plurality of colors of toner using a rotary developing unit, it is possible to calculate the toner consumption with high accuracy in accordance with the actual state of image formation.
[0024]
The image forming apparatus of the present invention is characterized in that the toner image formed on the image carrier is transferred to an intermediate transfer member. For this reason, in the image forming apparatus using the intermediate transfer member, it is possible to calculate the toner consumption with high accuracy.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 5 is a longitudinal side view showing an embodiment of the image forming apparatus according to the present invention. FIG. 6 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG. This image forming apparatus forms a full color image by superposing four color toners of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K), or uses only black (K) toner. A monochrome image is formed.
[0026]
In the image forming apparatus of the present invention, an image signal is given to the main controller 11 from an external device such as a host computer in response to an image formation request from a user. At this time, a command signal is transmitted from the main controller 11 to the engine controller 10. In response to this command signal, the engine controller 10 controls each part of the engine unit EG to form an image corresponding to the image signal on the sheet S (recording medium).
[0027]
In the engine unit EG, a photosensitive member 2 functioning as an “image carrier” is provided so as to be rotatable in an arrow direction D1 in FIG. Further, a charging unit 3, a rotary developing unit 4 and a cleaning unit 5 are arranged around the photosensitive member 2 along the rotation direction D1. The charging unit 3 is applied with a charging bias from the charging controller 103 and uniformly charges the outer peripheral surface of the photoreceptor 2 to a predetermined surface potential.
[0028]
Then, the light beam L is irradiated from the exposure unit 6 toward the outer peripheral surface of the photosensitive member 2 charged by the charging unit 3. The exposure unit 6 exposes the light beam L onto the photosensitive member 2 in accordance with a control command given from the exposure control unit 102 to form an electrostatic latent image corresponding to the image signal. The exposure unit 6 is provided with appropriate optical elements such as a lens and a mirror.
[0029]
When an image signal is given from an external device such as a host computer to the CPU 111 of the main controller 11 via the interface 112, the CPU 101 of the engine controller 10 sends a control signal corresponding to the image signal to the exposure control unit 102 at a predetermined timing. Output. In response to this control signal, the exposure unit 6 irradiates the photosensitive member 2 with the light beam L, and an electrostatic latent image corresponding to the image signal is formed on the photosensitive member 2.
[0030]
The electrostatic latent image formed in this way is developed with toner by the rotary developing unit 4. That is, in this embodiment, the rotary developing unit 4 is provided with members such as a support frame 40 that is rotatably provided about the axis, and a rotary drive unit that is not shown. Further, a yellow developing device 4Y, a cyan developing device 4C, a magenta developing device 4M, and a black developing device which are configured to be detachable from the support frame 40 and incorporate respective color toners. (In the present specification, the color developing devices 4Y, 4C, 4M, and 4K may be referred to as toner cartridges).
[0031]
The rotary developing unit 4 is controlled by a developing device controller 104 as shown in FIG. Based on the control command from the developing device control unit 104, the rotary developing unit 4 is rotationally driven. Further, these developing devices 4Y, 4C, 4M, and 4K are selectively positioned at a predetermined developing position facing the photoconductor 2 to apply toner of the selected color to the surface of the photoconductor 2. As a result, the electrostatic latent image on the photoreceptor 2 is visualized with the selected toner color.
[0032]
Further, the rotary developing unit 4 forms a patch image of each color by the engine controller 10 prior to image formation in the image forming area. In the patch image, a solid image patch (Vdc patch) alone or a solid image patch and a fine line patch (E patch) are created. The fine line patch is created in a so-called “1 on 10 off” format in which, for example, a one-line patch image is formed and no image is formed for 10 lines in the sub-scanning direction.
[0033]
Further, the main controller 11 forms an image of a gradation patch in order to determine a density adjustment pattern. The gradation patch is formed by superimposing a single color or a plurality of colors on the image carrier. In the present invention, Main controller 11 A patch image (first patch image) created in Engine controller 10 The toner consumption amount of the patch image created separately from the patch image (second patch image) created in step 1 is stored in advance in the storage means as an offset value. This offset value is added to the amount of toner consumed in the image forming area to determine the amount of toner consumed for the entire image forming apparatus.
[0034]
In this image forming apparatus, the developing roller 44 provided in the developing unit (yellow developing unit 4Y in the example of FIG. 5) positioned at the developing position is in contact with the photosensitive member 2 or a predetermined gap. Are arranged opposite to each other. The developing roller 44 functions as a toner carrier that carries the frictionally charged toner on its surface. Then, as the developing roller 44 rotates, the toner is sequentially conveyed to a position facing the photoreceptor 2 on which an electrostatic latent image is formed.
[0035]
Here, a developing bias in which a DC voltage and an AC voltage are superimposed is applied from the developing device controller 104 to the developing roller 44. Due to such a developing bias, the toner carried on the developing roller 44 partially adheres to each part of the surface of the photoconductor 2 according to the surface potential, and thus the electrostatic latent image on the photoconductor 2 becomes the toner. It is visualized as a color toner image.
[0036]
The toner image developed by the developing unit 4 as described above is primarily transferred onto the intermediate transfer belt (intermediate transfer member) 71 of the transfer unit 7 in the primary transfer region TR1. The transfer unit 7 includes an intermediate transfer belt 71 stretched between a plurality of rollers 72 to 75, and a drive unit (not shown) that rotates the intermediate transfer belt 71 in a predetermined rotation direction D2 by rotationally driving the roller 73. It has. Further, a secondary transfer roller 78 is provided at a position facing the roller 73 with the intermediate transfer belt 71 interposed therebetween, and is configured to be able to contact and separate from the surface of the belt 71 by an electromagnetic clutch (not shown). It has been.
[0037]
When the color image is transferred to the sheet S (recording medium), the color toner images formed on the photoreceptor 2 are superimposed on the intermediate transfer belt 71 to form a color image. Then, the color image is secondarily transferred onto the sheet S taken out from the cassette 8 and conveyed to the secondary transfer region TR2 between the intermediate transfer belt 71 and the secondary transfer roller 78. Further, the sheet S on which the color image is formed in this way is conveyed via the fixing unit 9 to a discharge tray portion provided on the upper surface portion of the apparatus main body. The rotary developing unit 4 is used as means for forming each color image on the same amount of recording medium.
[0038]
Note that the surface potential of the photoreceptor 2 after the toner image is primarily transferred to the intermediate transfer belt 71 is reset by a charge eliminating unit (not shown). Further, after the toner remaining on the surface of the photoreceptor 2 is removed by the cleaning unit 5, the charging unit 3 receives the next charge. The toner removed by the cleaning unit 5 is collected in a toner tank (not shown).
[0039]
Further, a cleaner 76, a density sensor 60, and a vertical synchronization sensor 77 are disposed in the vicinity of the roller 75. Among these, the cleaner 76 can be moved toward and away from the roller 75 by an electromagnetic clutch (not shown). Then, the blade of the cleaner 76 abuts on the surface of the intermediate transfer belt 71 that is stretched over the roller 75 while moving to the roller 75 side, and the toner that remains on the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 71 after the secondary transfer. Remove. The toner removed by the blade of the cleaner 76 is collected in the transfer waste toner tank.
[0040]
The vertical synchronization sensor 77 is a sensor for detecting the reference position of the intermediate transfer belt (intermediate transfer member) 71, and a synchronization signal output in association with the rotational drive of the intermediate transfer belt 71, that is, a vertical synchronization signal Vsync. Functions as a vertical synchronization sensor to obtain. In this apparatus, the operation of each part of the apparatus is controlled based on the vertical synchronization signal Vsync in order to align the operation timing of each part and accurately superimpose the toner images formed in the respective colors. Further, the density sensor 60 is provided to face the surface of the intermediate transfer belt 71, and measures the optical density of the patch image formed on the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 71 in the density control process.
[0041]
As shown in FIG. 5, each developing device (toner cartridge) 4Y, 4C, 4M, 4K is a “storage element” that stores data relating to the manufacturing lot and usage history of the developing device, the remaining amount of built-in toner, and the like. Certain memories 91 to 94 are provided. Further, connectors 49Y, 49C, 49M, and 49K are provided in the developing devices 4Y, 4C, 4M, and 4K, respectively.
[0042]
If necessary, these connectors 49Y, 49C, 49M, 49K are selectively connected to the connector 108 provided on the main body side. For this reason, data is transmitted and received between the CPU 101 of the engine controller 10 and each of the memories 91 to 94 via the interface 105, and various information such as consumable management for the developing device (toner cartridge) is managed. ing. In this embodiment, the main body side connector 108 and each developing device side connector 49K and the like are mechanically fitted to each other to exchange data, but for example using electromagnetic means such as wireless communication. Data transmission / reception may be performed without contact.
[0043]
The memories 91 to 94 for storing data unique to each of the developing devices 4Y, 4C, 4M, and 4K are nonvolatile memories that can store the data even when the power is off or the developing device is removed from the main body. It is desirable. As such a nonvolatile memory, for example, a flash memory, a ferroelectric memory (FRAM), an EEPROM, or the like can be used.
[0044]
Although not shown in FIG. 5, the image forming apparatus is provided with a display unit 12 (FIG. 6). And a required message is alert | reported with respect to a user by displaying a predetermined | prescribed message according to the control command given from CPU111 as needed. For example, when an abnormality such as a device failure or a paper jam occurs, a message is displayed informing the user to that effect. Further, when the remaining amount of toner in any of the developing devices is reduced to a predetermined value or less, for example, a near-end value to be described later, a message notifying that the replacement of the developing device is approaching is displayed.
[0045]
As the display unit 12, for example, a display device such as a liquid crystal display can be used, but in addition to this, a warning lamp that is lit or blinks as necessary may be used. Further, in addition to visually informing the user by displaying a message, a voice alarm such as a pre-recorded voice message or a buzzer may be used, or a combination thereof may be used as appropriate.
[0046]
The controller 11 is provided with an image memory 113 for storing an image given from an external device such as a host computer via the interface 112. Reference numeral 106 denotes a ROM for storing a calculation program executed by the CPU 101, control data for controlling the engine unit EG, and the like, and reference numeral 107 denotes a RAM for temporarily storing calculation results in the CPU 101 and other data. The RAM 107 may be a non-volatile FRAM (Ferroelectric Random Access Memory).
[0047]
Next, in the image forming apparatus configured as described above, how to determine the remaining amount of toner for each of the developing devices (toner cartridges) 4Y, 4M, 4C, and 4K will be described. In this type of image forming apparatus, two types of toner cartridges having different capacities, that is, a large-capacity toner cartridge having a large toner capacity and a small-capacity toner cartridge having a small toner capacity can be mounted in the same apparatus. A model has been developed. In such a case, the lifespan differs depending on the toner capacity of the large or small capacity toner cartridge. In other words, the predetermined value of the remaining amount of toner determined as the replacement timing of the toner cartridge is set to a different value for each toner cartridge having a large capacity or a small capacity for the same color.
[0048]
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a basic configuration of toner cartridge life management. In FIG. 2, a toner counter count value is set on the horizontal axis. On the vertical axis, the developing roller driving time (accumulated value sec) is set. As an example, the toner counter count value on the horizontal axis is set to a maximum value of 130 million for a large-capacity toner cartridge for image formation of 6000 sheets in terms of A4 paper. In addition, in the case of 2000 image forming small capacity toner cartridges in terms of A4 paper loaded in the same apparatus, the count value of the toner counter is set to a maximum value of 5 million. In the present invention, it is possible to appropriately manage the life of the toner cartridge regardless of whether such a large capacity toner cartridge or a small capacity toner cartridge is used.
[0049]
The developing roller driving time on the vertical axis is set to a maximum value of 12000 sec, for example, for the large-capacity toner cartridge. In the small-capacity toner cartridge, the developing roller driving time is set to a maximum value of 4000 sec, for example. The lifetime of the toner cartridge is determined by whether or not any parameter of the toner counter count value set on the horizontal axis and the developing roller driving time set on the vertical axis has reached a specified value. In other words, the toner cartridge life is determined by determining the logical sum of whether either the toner counter count value or the developing roller driving time has reached the specified value.
[0050]
In the example of FIG. 2, when determining the life of such a toner cartridge, three levels of large and small are set according to the remaining amount of toner. That is, (1) the near-end value level, (2) the end-value level, and (3) the end-end value level are set in the order of the remaining amount of toner. When the remaining amount of toner decreases from the initial value (1) When the near-end level is reached, a warning such as “Toner level is low” or “Toner cartridge replacement time is approaching” is displayed. To display.
[0051]
In addition, when the remaining amount of toner further decreases from the (1) near-end value level and (2) reaches the end-value level, an operation call such as “Replace the toner cartridge” is displayed on the display unit. indicate. The opecall can be displayed every time an image is formed on a sheet, and a function for preventing continuous image formation can be given.
[0052]
Further, when the remaining amount of toner decreases and reaches the level of (3) end-end value, control is performed so that image formation on the sheet cannot be performed. As described above, in the example of FIG. 2 of the present invention, the replacement timing of the toner cartridge is set at three levels according to the remaining amount of toner. For this reason, since the user can recognize the replacement timing of the toner cartridge step by step, it is easy to use and the convenience of the user can be improved.
[0053]
In FIG. 2, the broken line R indicates the near end value level, the alternate long and short dash line S indicates the end value level, and the solid line T indicates the end end value level. The toner counter count value on the horizontal axis is set to the numerical values of the maximum value A3, the near end value A2, and the end value A1. Further, the developing roller driving time on the vertical axis is set to a numerical value of the maximum value B3, the near end value B2, and the end value B1.
[0054]
The toner counter count value is determined by the number of recording sheets (sheets) on which an image is formed and the size (image occupation ratio) of the image forming area of the sheet. That is, the toner counter count value varies depending on the total image amount formed on the sheet. In FIG. 2, U indicates a characteristic with an image occupancy ratio of 1%, V indicates an image occupancy ratio of 5%, and W indicates an image occupancy ratio of 20%. It is assumed that the characteristic U forms four A4 sheets per job and the other V and W characteristics form one A4 sheet per job. From FIG. 2, it can be seen that the higher the image occupancy rate, the more the toner counter count value increases and the remaining amount of toner tends to decrease.
[0055]
In the example of FIG. 2, the near-end value A2 reaches 6400 sheets (Ua) for the characteristic U with an image occupation ratio of 1%, 4800 sheets (Va) for the characteristic V with an image occupation ratio of 5%, and the image occupation ratio of 20 % Characteristic W is 1200 sheets (Wa). End A1 reaches 8000 sheets (Ub) for characteristic U with an image occupation ratio of 1%, 6000 sheets (Vb) for characteristic V with an image occupation ratio of 5%, and characteristics W with an image occupation ratio of 20%. The number of sheets is 1500 (Wb). Further, the end-end value is reached for 9090 sheets (Uc) in the characteristic U, 6800 sheets (Vc) in the characteristic V, and 1700 sheets (Wc) in the characteristic W.
[0056]
Thus, in the example of FIG. 2, in the characteristic U with an image occupation ratio of 1%, there is a difference of 20% between the near end value A2 and the end value A1 between 6400 sheets (Ua) and 8000 sheets (Ub). Yes. Further, between the end value A1 and the end-end value, there is a difference of 1090 sheets between 8000 sheets (Ub) and 9090 sheets (Uc). Further, in the characteristic V having an image occupation ratio of 5%, there is a difference of 20% between the near end value A2 and the end value A1 between 4800 sheets (Va) and 6000 sheets (Vb). Further, between the end value A1 and the end-end value, there is a difference of 800 sheets between 6000 sheets (Vb) and 6800 sheets (Vc).
[0057]
The developing roller driving time on the vertical axis is set to a maximum value (end-end value) B3, (end value) B2, and (near-end value) B1 for each of the characteristics U, V, and W. For example, the end-to-end value B3 of the characteristic U is 12000 sec. Appropriate near-end values and end values are set for the respective characteristics U, V, and W corresponding to the end-end values. In the toner cartridge life determination based on the developing roller driving time, it can be seen that a sheet having a smaller image occupation ratio tends to have a shorter life. That is, the toner counter count value and the developing roller driving time have the characteristics that the life of the toner cartridge is contradictory at the same image occupation rate.
[0058]
As described above, the life of the toner cartridge can be determined based on the toner counter count value or whether the developing roller driving time has reached a predetermined level. In the present invention, the life of the toner cartridge is managed based on the toner counter count value. The configuration of the present invention will be described below.
[0059]
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the toner counter count value and the remaining amount of toner. On the horizontal axis, the toner counter count value is set, and on the vertical axis, the remaining amount of toner (g) is set. Even in this case, the characteristics differ between the large-capacity toner cartridge and the small-capacity toner cartridge. FIG. 3 shows the characteristics of a large capacity toner cartridge, for example, and is intended for the case where an image is formed on an A4 size sheet at an image occupation ratio of 5%.
[0060]
In the example of FIG. 3, a standard value and a numerical value of ± 12.5% of the standard value are set as the toner end amount. Characteristic Y is a standard value, characteristic X is a + 12.5% standard value, and characteristic Z is a -12.5% standard value. In FIG. 3, the initial value C4 of the toner amount is 225 g, for example. Further, the standard end value C2 of the remaining amount of toner is 54 g, the end value C3 of the characteristic X is 79 g, and the end value C1 of the characteristic Z is 30 g.
[0061]
On the horizontal axis, the same maximum value A3, near-end value A2, and end value A1 as in FIG. 2 are set. The near end value Ya of the standard characteristic Y is 83 g in this example. In the present invention, the toner counter count value for determining the near-end amount of the remaining amount of toner is set in accordance with the actual state of image formation for each color. At this time, the near-end value of the remaining amount of toner is set to a different value for the same color in a large-capacity toner cartridge having a large amount of toner and a small-capacity toner cartridge having a small amount of toner.
[0062]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a table in which the offset value of the toner consumption amount in the patch image is set in advance. In FIG. 4, the “color” column sets the distinction between the black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y). The “offset value” column includes an offset value (first offset value) of each color gradation patch created by the main controller and an offset value (second offset value) of the patch image of each color created by the engine controller. ) Is set.
[0063]
The patch image created by the engine controller includes a solid patch (Vdc patch) alone or a solid patch and a fine line patch (E patch). The table of FIG. 4 is combined into one for the sake of simplicity. Actually, the offset values of the gradation patches are stored in the storage means (first storage means) of the main controller, which is not shown in FIG. The solid patch and the thin line patch are stored separately in, for example, the memory (FRAM) 107 (second storage means) in FIG. These offset values are set corresponding to the amount of toner consumed in the patch image.
[0064]
As described above, in the example of FIG. 4, the offset value of the toner consumed in creating the patch image is set for each color. For this reason, the amount of toner consumed for image formation in the image formation area is reduced by the amount of image In By adding the toner consumption amount at the preparation stage, the toner amount consumed as a whole when the image forming apparatus is operating can be accurately calculated, and the actual state of the toner consumption amount can be reflected.
[0065]
In the example of FIG. 4, when the upper limit of the toner count number is 13 million, for example, a1 is set to 4641, a2 is set to 4911, a3 is set to 4945, and a4 is set to 4026. Also, b1 is set to 830, b2 to 869, b3 to 872, and b4 to 713. These numerical values are appropriately set in consideration of the actual amount of toner consumption for each color when a patch image is formed.
[0066]
In the present invention, the offset value of the patch image thus obtained is added to calculate the total toner consumption. For this reason, the toner consumption amount of each color can be accurately obtained. Further, by using the toner consumption thus obtained, it is possible to accurately manage the life of the toner cartridge for each color.
[0067]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the present invention. FIG. 1 is a partially enlarged view of the block diagram of FIG. In this apparatus, the engine controller 10 starts operation based on a program stored in the ROM 106 (FIG. 6). Further, the CPU 111 of the main controller 11 operates. The CPU 111 is provided with a counter 120 and an image processing unit 121. This toner counter is configured by software or hardware in the CPU 101 of the engine controller 10.
[0068]
When image data provided from an external device is input to the image processing unit 121, the image processing unit 121 forms an exposure signal (a) and inputs the exposure signal (a) to the counter 120. Based on the exposure signal (a), the counter 120 counts the number of pixels for each color and each page and transmits the count value to the CPU 101 (d). At this time, the offset value of the toner consumption amount in the gradation patch image stored in the storage unit of the main controller is transmitted to the CPU 101 together.
[0069]
The CPU 101 of the engine controller 10 reads from the memory (FRAM) 107 the initial value and coefficient of the toner amount filled in the toner cartridge for each color, and the offset value of the toner consumption amount in the patch images of the solid patch and the thin line patch ( b). The memory 107 functions as a storage unit that stores in advance the toner consumption amount of a patch image of a solid patch or a fine line patch as an offset value.
[0070]
The coefficient is a weighting coefficient at the time of image formation, and will be described in detail later. The CPU 101 transmits a calculation result obtained by adding a coefficient to the count value to the counter 120 (c). As described above, the CPU 101 of the engine controller 10 determines the dot count value based on the count value for each color and each page transmitted from the counter 120 in (d) and the coefficient read from the memory (FRAM) 107, that is, A toner counter count value (toner consumption amount) is calculated. Further, the offset value associated with each patch image formation is added to the toner consumption.
[0071]
Then, the new toner remaining amount is stored in the memory (FRAM) 107 by subtracting the toner consumption amount from the old toner remaining amount (e). As described above, when the new toner remaining amount is stored in the memory 107, the CPU 101 compares the updated toner remaining amount with the near end value, and if the toner remaining amount has reached the near end value, A signal for informing that the life of the cartridge is approaching is output. That is, the CPU 101 functions as a determination unit that determines the replacement timing of the toner cartridge.
[0072]
Next, the configuration and operation of the toner counter will be described. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the toner counter. In this apparatus, based on a program stored in the ROM 106 shown in FIG. 6, the CPU 101 performs a predetermined calculation to obtain the toner consumption amount of the image forming area. That is, all the configurations as the toner counter are realized on the software of the CPU 101, but may be configured by hardware.
[0073]
FIG. 7 shows a circuit configuration example in the case of the hardware. Here, the operation principle of the toner counter according to the present invention will be described using the toner counter 200 having the hardware configuration shown in FIG. 7 as a model. Even when the circuit of FIG. 7 is realized by software, the toner consumption amount can be obtained based on the same principle as in the case of hardware.
[0074]
In the toner counter 200, the same control signal as that given from the CPU 101 to the exposure control unit 102, that is, the signal developed into the gradation value for each toner color based on the image signal given from the external device is received. Entered. Based on the control signal, the comparison circuit 201 passes only a signal corresponding to a print dot having a gradation value equal to or greater than a predetermined threshold value, and inputs the signal to the determination circuit 202. The discriminating circuit 202 has a function as “pattern discriminating means” that discriminates the arrangement state of the print dots based on the output signal of the comparison circuit 201.
[0075]
That is, the determination circuit 202 detects the number of dots constituting the print dot row and classifies them into three patterns of dots that are equal to or greater than a threshold value, four consecutive dots, and isolated dots, and any of the counters 203 to 205 according to the pattern. "1" is output. Here, an isolated dot is one in which pixels on both sides of a pixel that is greater than or equal to a certain threshold value are less than the threshold value. These counters 203, 204, and 205 are provided corresponding to patterns of dots that are equal to or greater than the threshold value, 4 consecutive dots, and isolated dots, respectively. Each of the counters 203 to 205 has a function as a “counting unit” that counts the number of formations of the print dot row of the pattern by counting signals output from the discrimination circuit 202 as needed.
[0076]
For example, when the control signal input to the comparison circuit 201 corresponds to an isolated dot, the determination circuit 202 determines that the print dot is an isolated dot based on the output signal from the comparison circuit 201. . Then, “1” is output to the counter 205, while “0” is output to the other counters 203 and 204. By such processing, only the count value of the counter 205 indicating the number of isolated dot formations is increased by one.
[0077]
However, the count values of the other counters 203 and 204 do not change at this time. Similarly, when the control signal input to the comparison circuit 201 corresponds to 4 consecutive dots, the count value of the corresponding counter 204 is incremented by one. In this way, the number of print dot formations for each pattern is counted individually.
[0078]
These count values C 1, C 2 and C 3 are input to the arithmetic circuit 206. In addition to the count values C1, C2, and C3, the arithmetic circuit 206 receives an offset value No for each color given from the CPU 101 and an output from the coefficient table 207. The output from the arithmetic circuit 206 is input to the CPU 101 and the coefficient table 207. In this coefficient table 207, a plurality of sets of numerical values that are candidates for “weighting coefficients” Kx, K1, K2, and K3 (equation (1) below) are stored in advance, and depending on the output value of the arithmetic circuit 206, Is selected. Here, the offset value No is different from the offset value associated with the patch image formation.
[0079]
The arithmetic circuit 206 multiplies the count values C1, C2, and C3 output from the counters 203 to 205 by the weighting coefficients K1, K2, and K3 selected from the coefficient table 207 and output them. Find the sum. Although not shown, the offset value associated with the patch image formation described in FIG. 4 is read from the memory 107 and input to the arithmetic circuit 206. Note that an offset value of the toner consumption corresponding to the gradation patch is input to the arithmetic circuit 206 from the main controller.
[0080]
Further, an offset value No given from the CPU 101 is added to the product of the sum and the coefficient Kx. By such calculation, the toner consumption amount (first toner consumption amount) defined in the equation (1) is obtained. (Toner consumption) = Kx · (K 1 · C 1 + K 2 · C 2 + K 3 · C 3) + No (1) However, Kx is a color dependency coefficient that differs depending on each color.
[0081]
Further, the CPU 101 reads from the memory 107 an offset value associated with patch image formation such as a solid patch. Further, the CPU 101 calculates the second toner consumption amount by adding the offset value corresponding to the toner consumption amount of the gradation patch transmitted from the main controller and the offset value read from the memory 107. The acquired second toner consumption amount is added to the first toner consumption amount of the equation (1) to obtain the total toner consumption amount (third toner consumption amount).
[0082]
In this embodiment, as described above, all functions corresponding to the “counting unit”, “coefficient setting unit”, and the like of the toner counter 200 are realized by software. With such a configuration, it is not necessary to add special hardware for calculating the toner consumption amount, and the apparatus can be configured simply, so that the cost of the apparatus can be reduced.
[0083]
As described above, according to the present invention, in an image forming apparatus that uses a rotary developing unit to form an image on a recording medium of the same amount with a plurality of colors of toner, toner consumption is accurately performed according to the actual state of image formation. A quantity can be calculated. Also in the image forming apparatus using the intermediate transfer member, it is possible to calculate the toner consumption with high accuracy.
[0084]
The above-described embodiment is directed to an image forming apparatus configured to be able to form a full-color image using toners of four colors of yellow, cyan, magenta, and black. In the present invention, the toner color to be used and the number of colors thereof are not limited to this, and are arbitrary. For example, the present invention can be applied to an apparatus that forms a monochrome image using only black toner. It is. Further, the toner consumption amounts of a plurality of developing devices can be individually obtained by a single hardware configuration.
[0085]
Furthermore, in the above-described embodiment, the present invention is applied to a printer that executes an image forming operation based on an image signal from the outside of the apparatus. The present invention is not limited to such a printer, and a copying machine that creates an image signal inside the apparatus in response to a user's image formation request, for example, pressing a copy button, and executes an image forming operation based on the image signal. Needless to say, the present invention can also be applied to a facsimile machine that executes an image forming operation based on an image signal given through a communication line.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a characteristic diagram illustrating an example of managing the life of a toner cartridge.
FIG. 3 is a characteristic diagram illustrating an example of managing the life of a toner cartridge.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a table for setting an offset value.
FIG. 5 is a vertical side view illustrating an example of an image forming apparatus.
6 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus in FIG. 5. FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing partly enlarged view of FIG. 6;
[Explanation of symbols]
2 ... photosensitive member (image carrier), 4C, 4K, 4M, 4Y ... developer (toner cartridge), 44 ... developing roller (toner carrier), 10 ... engine controller, 11 ... main controller, 101 ... engine controller CPU, 107 ... Memory (FRAM), 111 ... CPU of main controller, 120 ... Counter, 200 ... Toner counter, 202 ... Discrimination circuit (pattern discrimination means), 203-205 ... Counter (counting means), 206 ... Arithmetic circuit

Claims

A toner consumption calculation device for obtaining a toner consumption amount of each color consumed by forming an image on a recording medium using a rotary developing unit including a toner cartridge filled with toners corresponding to a plurality of colors. ,
A toner counter for obtaining a toner consumption amount consumed in image formation corresponding to an image signal given from an external device;
First storage means you previously store toner consumption amount consumed by the image forming gradation patches as a first offset value,
Second storage means you previously store toner consumption amount consumed by the solid patches alone or imaging of solid patch and thin line patch as the second offset value, the gradation toner consumption amount of the image forming region the first offset value of the toner consumption amount consumed by the image formation of the patch and, solid patches alone or solid patch and the patch image formation offset value image forming second toner consumption amount consumed by the thin line patch And a means for calculating a toner consumption amount as a whole by adding each time .

The toner consumption calculating device according to claim 1, wherein the first storage unit is provided in a main controller, and the second storage unit is provided in an engine controller.

3. The toner consumption calculating device according to claim 1, wherein each offset value is set with a different numerical value for each color.

A toner consumption calculation method for calculating the toner consumption of each color consumed by forming an image on a recording medium using a rotary developing unit having a toner cartridge filled with toners corresponding to a plurality of colors. And
A step of counting the number of pixels in which toner is consumed in the image forming region, a step of correcting the count value according to a print dot pattern, and integrating a first toner consumption amount;
The step of storing the toner consumption consumed in the patch image formation of the gradation patch in the first storage means as the first offset value, and the consumption of the solid patch alone or the patch image formation of the solid patch and the thin line patch. Storing a toner consumption amount as a second offset value in a second storage means, obtaining a toner consumption amount in the patch image set as each offset value as a second toner consumption amount, And calculating a third toner consumption amount by adding a second toner consumption amount to one toner consumption amount for each patch image formation, and calculating a third toner consumption amount.

5. The toner consumption calculation method according to claim 4, wherein the first storage means is provided in a main controller, and the second storage means is provided in an engine controller.

4. The toner consumption calculation device according to claim 1, storage means for storing the remaining amount of toner of each color filled in the toner cartridge, and the remaining amount of toner of each color to a predetermined value. And determining means for determining when to replace the toner cartridge when the toner cartridge has been reached, and determining the remaining amount of toner by subtracting the overall toner consumption from an initial value to manage the life of the toner cartridge. An image forming apparatus.

The image forming apparatus according to claim 6, wherein the predetermined value is any one of a near-end value, an end value, and an end-end value set in descending order of the remaining amount of toner.

The image forming apparatus according to claim 6, wherein the predetermined value is different depending on an image occupancy ratio that is a ratio of an image formed on a recording medium.

The toner cartridge can be used by replacing a plurality of toner cartridges of a large capacity toner cartridge and a small capacity toner cartridge, and the predetermined value is set to a different value for the same color in the plurality of toner cartridges. The image forming apparatus according to claim 6, wherein the image forming apparatus is an image forming apparatus.

A toner consumption calculation device according to any one of claims 1 to 3 and an image carrier configured to carry an electrostatic latent image, each of which is filled with toner corresponding to a plurality of colors. A rotary developing unit including a toner cartridge supports toners stored in the plurality of toner cartridges on a surface thereof, and sequentially rotates toners of different colors by rotating the toner cartridges in a predetermined rotation direction. To the position,
A developing bias is applied between the image carrier and the rotary developing unit, and the toner is moved from the rotary developing unit to the image carrier, whereby the electrostatic latent image is visualized to form a toner image. Forming an image forming apparatus.

The image forming apparatus according to claim 10, wherein the toner image formed on the image carrier is transferred to an intermediate transfer member.