画像形成装置
【課題】現像剤残量検知の実行により生じるダウンタイムを抑制するとともに、カートリッジ寿命の短命化を抑制する。
【解決手段】複数の画像形成ユニットのうち予め設定された条件を満たした条件満足ユニットに対して、トナー残量検知を実行するためのＣＰＵ２０５を備え、ＣＰＵ２０５は、条件満足ユニットに対してトナー残量検知を実行する場合であって、複数の画像形成ユニットのうち予め設定された条件を満たしていない条件不満足ユニットのなかで、その後にトナー残量検知が必要となるまでの予想プリント枚数が、条件満足ユニットが次にトナー残量検知が必要となるまでの予想プリント枚数以下となる条件不満足ユニットが存在する場合、その条件不満足ユニットに対するトナー残量検知を条件満足ユニットに併行して実行する。
【解決手段】複数の画像形成ユニットのうち予め設定された条件を満たした条件満足ユニットに対して、トナー残量検知を実行するためのＣＰＵ２０５を備え、ＣＰＵ２０５は、条件満足ユニットに対してトナー残量検知を実行する場合であって、複数の画像形成ユニットのうち予め設定された条件を満たしていない条件不満足ユニットのなかで、その後にトナー残量検知が必要となるまでの予想プリント枚数が、条件満足ユニットが次にトナー残量検知が必要となるまでの予想プリント枚数以下となる条件不満足ユニットが存在する場合、その条件不満足ユニットに対するトナー残量検知を条件満足ユニットに併行して実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート等の記録材上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真画像プロセスを用いた画像形成装置においては、感光体ドラム及び感光体ドラムに作用するプロセス手段を一体的にカートリッジ化して、このカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が採用されている。このプロセスカートリッジ方式によれば、装置のメンテナンスをサービスマンに頼らずユーザ自身で行うことができるので、格段に操作性を向上させることができる。カートリッジ方式の画像形成装置のメンテナンス性を向上させるためには、ユーザにカートリッジ交換時期を適確に知らせることが望ましい。そこで、カートリッジの寿命を正確に検知する必要がある。
カートリッジの寿命検知の一つに、現像剤の残量検知があり、ピクセルカウント方式、アンテナ方式、光検知方式、またはそれらを組み合わせた方式（例えば、特許文献１）が従来より提案され、実施されている。
そのうち光検知方式は、現像剤収容部内に光路を持つ光検知手段が、現像剤攪拌手段によって現像剤が収容部内を攪拌されている間に光を検知した時間によって現像剤残量を求める方法である。この光検知方式は、現像剤の消費量を推測で求めるピクセルカウント方式や、環境湿度の影響を受けるアンテナ方式に比べて高い精度で現像剤の残量を求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３７２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来の画像形成装置では、以下のような課題を有している。
光検知方式による現像剤残量の測定（以下、光残量検知）においては、正確に現像剤残量を測定するための適切な速度で現像剤攪拌手段を駆動させる必要がある。すなわち、プリント動作時の現像駆動手段の回転速度と、光残量検知に適した現像剤攪拌手段の回転速度が異なる場合には、駆動速度を変更する必要がある。そのため、光残量検知を実行する場合、プリント動作を一時停止することになり、ダウンタイムが発生してしまう。
カラーレーザビームプリンタなど複数のカートリッジを有する画像形成装置においては、カートリッジ毎にそれぞれ光残量検知を実行する必要がある。カートリッジ毎に現像剤の消費量は異なるため、カートリッジ間で光残量検知を行う必要があると判断されるタイミングはバラバラになる。そのため、画像形成装置がトナー残量検知を実行する回数はカートリッジ本数分増加することになり、トナー残量検知実行によるダウンタイムが更に増加してしまうことが懸念されていた。
【０００５】
この問題の解決方法として、複数のカートリッジを有する画像形成装置では、１つのカートリッジで光残量検知を実行する場合に他のカートリッジも光残量検知を併行する方法がある。この方法では、全てのカートリッジの光残量検知の実行タイミングを、最も光残量検知の実行間隔が短いカートリッジのタイミングに揃えている。これにより、画像形成装置が光残量検知を実行するためにプリント動作を停止する回数を１つのカートリッジの光残量検知の実行回数に抑えることができ、ダウンタイムの発生を最小限に抑えることが
できる。
【０００６】
しかしこの方法は、光残量検知を実行する必要がないカートリッジも必ず光残量検知を実行することになり、不必要に現像剤の攪拌手段を駆動することになる。その結果、現像剤の攪拌手段を駆動するのに合わせて現像器も駆動することになるため、現像器の駆動時間が長くなる。現像器の駆動時間が長くなると、現像剤が通常よりも早く劣化し、カートリッジの耐久寿命が短くなる問題が新たに発生することが懸念される。また、感光体ドラムと現像器が当接した状態で光残量検知を実行する構成の場合、現像器による感光体ドラムの削れが発生し、同様にカートリッジが短命化してしまうことが懸念される。
このように、現像剤残量検知の実行には、ダウンタイムの発生とカートリッジの短命化という２つ問題があった。
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、現像剤残量検知の実行により生じるダウンタイムを抑制するとともに、カートリッジ寿命の短命化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
前記現像手段で用いられる現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像剤収容部内の現像剤の残量を検知する残量検知手段と、
をそれぞれ有し、画像形成装置本体に対して交換可能に設けられた複数の画像形成ユニットを備えた画像形成装置において、
前記複数の画像形成ユニットのうち予め設定された条件を満たした条件満足ユニットに対して、前記残量検知手段による現像剤残量検知を実行するための実行手段を備え、
前記実行手段は、
前記条件満足ユニットに対して、前記残量検知手段による現像剤残量検知を実行する場合であって、前記複数の画像形成ユニットのうち予め設定された条件を満たしていない条件不満足ユニットのなかで、その後に予め設定された条件を満たすと予測されるタイミングが、前記条件満足ユニットが次に予め設定された条件を満たすと予測されるタイミングと同じかそれよりも前となる条件不満足ユニットが存在する場合、
その条件不満足ユニットに対する現像剤残量検知を前記条件満足ユニットに併行して実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、現像剤残量検知の実行により生じるダウンタイムを抑制するとともに、カートリッジ寿命の短命化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１のトナー残量検知併行判断処理について説明するための図
【図２】実施例１の画像形成装置の概略構成について示す断面図
【図３】実施例１の光透過式によるトナー残量検知方法を説明するための図
【図４】実施例１の画像形成装置の制御部のシステム構成について示す図
【図５】実施例１のトナー残量検知実行判断処理について示す図
【図６】実施例１のトナー残量Ａとトナー残量検知実行閾値Ｗｔｈの関係を示す図
【図７】実施例１のトナー残量検知が実行される過程を説明するための図
【図８】トナー残量変化と、トナー残量検知が実行される様子を説明するための図
【図９】実施例２における画像形成装置のエンジン制御部のブロック図
【図１０】実施例２におけるトナー残量検知併行判断処理について説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この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。
【実施例１】
【００１１】
（画像形成装置の概要）
以下に、本発明の実施例１について図２および図３を用いて説明する。
図２は、本実施例の画像形成装置としてのレーザプリンタの概略構成について示す断面図である。
本実施例の画像形成装置においては、まず、コントローラ部から送信された画素信号に基づいて形成される画像光により静電潜像が形成され、この静電潜像が現像されることで可視画像が形成される。そして、この可視画像が重畳転写されてカラー可視画像が形成され、このカラー可視画像がシート（記録材）２へ転写され、そのシート２上のカラー可視画像を定着させている。
【００１２】
画像形成装置の画像形成部は、現像色分、並置されたステーション毎の感光体ドラム（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ）、一次帯電手段としての帯電器（７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）、現像器（８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ）、中間転写体１２によって構成されている。感光体ドラム（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ）、一次帯電手段としての注入帯電手段（７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）、現像器（８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ）は、画像形成装置本体に着脱可能（交換可能）なカートリッジ（２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ）に搭載されている。
ここで、各カートリッジの構成及び動作は、用いるトナー（現像剤）の色が異なることを除いては実質的に同じである。したがって、以下の説明において特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために、図２において符号に与えた添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して、総括的に説明する。また、カートリッジ２２は、画像形成ユニットに相当する。
【００１３】
像担持体としての感光体ドラム５は、アルミシリンダの外周に有機光導伝層が塗布されて構成され、図示しない駆動モータの駆動力が伝達されて回転するもので、駆動モータは感光体ドラム５を画像形成動作に応じて時計周り方向に回転させる。感光体ドラム５への露光光はスキャナ部１０から送られ、感光体ドラム５の表面が選択的に露光されることにより、静電潜像が形成されるように構成されている。
一次帯電手段として、各ステーションにイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の感光体ドラムを帯電させるための４個の帯電器７を備える構成で、各帯電器には一次帯電ローラ７ＹＲ、７ＭＲ、７ＣＲ、７ＫＲがそれぞれ備えられている。
【００１４】
現像手段として上記静電潜像をトナーで現像して可視化するために、各ステーションにイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）それぞれのトナーを用いて現像を行う４個の現像器８が設けられている。各現像器８には、現像ローラ８ＹＲ、８ＭＲ、８ＣＲ、８ＫＲがそれぞれ備えられている。また、各現像器８には、後述するトナーＤと、トナーＤが収容されたトナー収容部、及びトナー残量を検知するための構成が備えられている。
【００１５】
中間転写体１２は、感光体ドラム５に接触しており、カラー画像形成時に感光体ドラム５の回転に伴って図２において反時計周りに回転するように構成されている。そして、中間転写体１２は、一次転写ローラ４に印加された一次転写バイアスによって感光体ドラム５と一次転写ローラ４の間のニップ（一次転写ニップ）で感光体ドラム５から可視画像の転写を受ける。その後、中間転写体１２と二次転写ローラ９との間に形成されたニップ（
二次転写ニップ）でシート２を狭持搬送することにより、シート２にカラー可視画像が同時に重畳転写される。
【００１６】
定着部１３は、シート２を搬送させながら、転写されたカラー可視画像をシート２に定着させるものであり、シート２を加熱する定着ローラ１４とシート２を定着ローラ１４に圧接させるための加圧ローラ１５とを備えている。定着ローラ１４と加圧ローラ１５は中空状に形成され、定着ローラ１４の内部にはヒータが内蔵されている。
すなわち、カラー可視画像を保持したシート２は、定着ローラ１４と加圧ローラ１５とにより形成された定着ニップにより搬送されるとともに、熱及び圧力が加えられることによりトナーがシート表面に定着される。可視画像定着後のシート２は、排出部２７に排出されて画像形成動作が終了する。
【００１７】
（トナー残量検知部）
次に、本実施例の光透過式によるトナー残量検知（現像剤残量検知）について図３を用いて説明する。図３は、光透過式によるトナー残量検知方法を説明するための図であり、カートリッジ２２の概略構成を示す断面図である。
図３に示すように、カートリッジ２２の現像器８には、トナーＤとそれを収容するトナー収容部（現像剤収容部）３０１、およびトナー収容部３０１内のトナーＤを攪拌するためのトナー攪拌部材３０５が備えられている。また、トナー収容部３０１には、光を透過させるための光透過窓３０３および光透過窓３０４が備えられている。
【００１８】
また画像形成装置には、図３に示すような、トナー収容部３０１内（現像剤収容部内）のトナーの残量を検知するための光を発光する発光部３００と、トナー収容部３０１内を通過した光を受光する受光部３０２とが設けられている。本実施例では、発光部３００にはＬＥＤ、受光部３０２にはフォトトランジスタ（ＰＴＲ）を用いている。光透過式によるトナー残量検出方法は、トナー収容部３０１の内部に光を通過させて、トナー収容部３０１内のトナーの残量を検知する方法である。
【００１９】
トナー収容部３０１にトナーＤが無い場合（トナーの残量が一定値以下の場合）には、発光部３００からの光は、光透過窓３０３から入り、トナー収容部３０１を通過して光透過窓３０４から出て受光部３０２へと導かれる。トナー収容部３０１にトナーＤが十分ある場合は、光透過窓３０３と光透過窓３０４との間の光路上で光がトナーＤにより遮光され受光部３０２に届かないように構成されている。
【００２０】
本実施例の構成では、トナー残量検出時に後述するＣＰＵ（中央演算処理装置）２０５が後述する現像駆動モータ２１１を駆動することにより、トナー攪拌部材３０５を所定の周期で回転させている。トナー残量検知実行中は、トナー攪拌部材３０５が回転しているため、トナー収容部３０１にトナーＤが無い場合でも透過光は遮光される。そのため、受光部３０２は、受光期間と遮光期間を交互に検知することになる。ここで、ＣＰＵ２０５は、実行手段、設定手段及び残量推測手段を構成している。
【００２１】
トナー収容部３０１にトナーＤがある程度残っている場合は、トナー攪拌部材３０５で搬送されるトナーＤがあるため、トナーＤが無い場合に比べ遮光期間が長くなる。上記の遮光期間は、トナー収容部３０１内部のトナーＤの量に対応している。
従って、トナー攪拌部材３０５が一回転する周期（以下、攪拌周期）の遮光期間の比率を計測することにより、トナー収容部３０１内部のトナーＤの量を検知することができる。なお、遮光期間の比率を比較するのではなく、受光期間の比率を比較することにより残量検知を行うことも可能である。
【００２２】
図４（ｂ）は、本実施例における現像剤量検知装置（残量検知手段、光残量検知装置）
としてのトナー残量検知部２０７のシステム構成のブロック図である。
トナー残量検知部２０７は、図４（ｂ）に示すように、発光部３００と受光部３０２に加えて、受光検知部２１２、受光時間カウンタ２１３、トナー残量換算部２１４を備える。
【００２３】
受光部３０２の出力は、受光検知部２１２に入力される。受光検知部２１２は、所定レベル以上の光が受光された場合にのみ受光時間カウンタ２１３に出力信号（以下、受光信号）を送る。受光時間カウンタ２１３は受光信号を受けた時間を計測し、計測値をトナー残量換算部２１４に送る。
トナー残量換算部２１４は、受光時間カウンタ２１３の計測値と攪拌周期から、トナー収容部３０１のトナー残量を導出し、ＣＰＵ２０５に検出データとしてトナー残量Ａ（％）を送る。
なお、ここでは１つのカートリッジについてのトナー残量検知方法について説明したが、本実施例では上述したトナー残量検知部２０７を各ステーションに備えており、トナー収容部３０１内のトナー残量を独立して算出しＣＰＵ２０５に送ることが可能である。
【００２４】
また、本実施例では、トナー攪拌部材３０５を所定の周期で回転させるための回転速度を、印字（プリント、画像形成）動作中の現像駆動モータ２１１の回転速度の３分の１の速度とした。これは、トナー攪拌部材３０５の回転速度がトナー残量検知の精度に影響するためである。
具体的には、トナー攪拌部材３０５の回転速度によって、攪拌されるトナー収容部３０１内のトナーＤと空気の混ざり具合が変わり、その結果トナー収容部３０１内のトナーＤの流動性が変わるためである。一般的に、トナー攪拌部材３０５を高速で回転させると、トナーＤと空気が良く混ざりトナーＤの流動性が高くなり、トナー攪拌部材３０５を逆に低速で回転させるとトナーＤの流動性は低くなる。
【００２５】
トナーＤの流動性が高いと、トナー攪拌部材３０５が光透過窓３０３の表面上を覆っているトナーＤを拭き取ってもすぐに、トナーＤが光透過窓３０３を再度覆ってしまう。そのため、トナー残量が多い場合と少ない場合での受光部３０２が光を検知する時間の長さの差が少なくなり、トナー残量を正確に検知できなくなってしまう。
【００２６】
以上の理由から、トナー残量検知実行時に一度、プリント動作を停止（中断）させ、トナー攪拌部材３０５を駆動するための現像駆動モータ２１１による回転速度をプリント動作時の３分の１に減速させる必要があるため、ダウンタイムが発生する。
【００２７】
（画像形成装置の制御部の構成）
次に、画像形成装置の制御部全体のシステム構成について図４（ａ）のブロック図を用いて説明する。
図４（ａ）において、２００はホストコンピュータ、２０１はコントローラ部、２０３はエンジン制御部である。また、エンジン制御部２０３は、ビデオインタフェース部２０４、ＣＰＵ２０５、カートリッジＮＶＲＡＭ制御部２０６、トナー残量検知部２０７、トナー消費量推定部２０８、を有している。
【００２８】
コントローラ部２０１は、ホストコンピュータ２００から画像情報と印字命令を受け取る。そしてコントローラ部２０１は、受け取った画像情報を解析してビットデータに変換し、ビデオインタフェース部２０４を介して、シート毎に印字予約コマンド、印字開始コマンド及びビデオ信号をエンジン制御部２０３に送出する。
【００２９】
エンジン制御部２０３のＣＰＵ２０５は、各種センサ２０９から取得した情報に基づいて、各種アクチュエータ２１０に対して出力を行うことによって画像形成動作を完了させ
る。ＣＰＵ２０５は、プログラムコード及びデータを記憶したＲＯＭ２１９及び一時的なデータ記憶に用いるＲＡＭ２２０を備えている。アクチュエータの内、ＹＭＣＫの各ステーションの現像駆動モータ２１１には、各ステーションの感光体ドラム５、現像ローラ８Ｒ、トナー攪拌部材３０５が接続されている。ＣＰＵ２０５が信号を出力し、現像駆動モータ２１１を回転させることで、感光体ドラム５、現像ローラ８Ｒ、トナー攪拌部材３０５へ駆動力が供給される。
【００３０】
また、トナー消費量推定部２０８は、コントローラ部２０１から送信された画素信号を入力とし、トナーの消費量を画像形成ステーション毎に推定する。トナー残量検知部２０７は、図３に示した発光部３００及び受光部３０２を操作することで各カートリッジのトナー収容部３０１内のトナー残量を測定する。カートリッジＮＶＲＡＭ制御部２０６は、図３に示したカートリッジに備えられたＮＶＲＡＭ読み書き部３０６と接続され、不揮発メモリ読み取り部３０６を介して、カートリッジＮＶＲＡＭ３０７に対して読み書きを行うことができる。
【００３１】
（トナー消費量推定部）
画像形成動作時のトナー消費量（現像剤消費量）を随時推測するトナー消費量推定部（算出装置）２０８について以下に説明する。
一般にトナーの消費量は、画像形成動作によりシートに形成される画像の画像情報として、出力画像の画素情報（画素信号数（ピクセルカウント数））に比例して大きくなっていくので、以下の計算式を適用しトナー消費量Ｗの推測を行う。
Ｗ＝ＰＣ×Ｗｄｏｔ・・・式（１）
【００３２】
ここで、トナー消費量Ｗは、新品カートリッジのトナー残量が１００％とした場合のトナー消費量を表し、単位は％である。ＰＣは、感光体ドラム表面を露光するために画素信号がＯＮである回数を数えたピクセルカウント値であり、単位はｐｉｘｅｌである。Ｗｄｏｔは、１ピクセルあたりのトナー消費量であり単位は、％／ｐｉｘｅｌである。また、Ｗｄｏｔは、カートリッジのトナー容量によって決まる値である。
【００３３】
図４（ｃ）は、本実施例におけるトナー消費量推定部２０８のシステム構成のブロック図である。
トナー消費量推定部２０８は、図４（ｃ）に示すように、画素信号入力部２１５、画素信号カウンタ２１６、推定消費量換算部２１７、消費量データ出力部２１８を備える。
ホストコンピュータ２００から送られてくる画像データは、コントローラ部２０１で展開され、出力画像の画素信号に変換される。変換された画素信号は、エンジン制御部２０３のビデオインタフェース部２０４を介して画素信号入力部２１５に入力され、画素信号カウンタ２１６でカウントしやすいように電圧Ｌｏｗ／Ｈｉｇｈのアナログ信号から１／０のディジタル信号に成形される。
【００３４】
画素信号カウンタ２１６は、画素信号入力部２１５で成形された１ページのプリント動作毎の画素信号をカウントし、上記のＰＣ値を１ページのプリント動作毎に出力する。出力されたＰＣ値は推定消費量換算部２１７に送られ、上記式（１）により、トナー消費量Ｗが算出される。算出されたトナー消費量Ｗは、消費量データ出力部２１８を介してＣＰＵ２０５に出力される。
ＣＰＵ２０５は、上述したトナー残量検知部２０７で求められたトナー残量Ａに対してトナー消費量Ｗを減算していくことで、推定のトナー残量を逐次求めていく。
【００３５】
また、ＣＰＵ２０５は、消費量データ出力部２１８から受け取ったトナー消費量Ｗを、ＣＰＵ２０５内のＲＡＭ２２０に記憶している累積トナー消費量Ｗｉｎｔに加算し、現在のカートリッジのトナー総消費量（現在の累積トナー消費量Ｗｉｎｔ）を求める。
ＣＰＵ２０５は、カートリッジＮＶＲＡＭ制御部２０６に累積トナー消費量Ｗｉｎｔの書き込みを要求し、カートリッジＮＶＲＡＭ制御部２０６は、カートリッジに備えられたカートリッジＮＶＲＡＭ３０７に累積トナー消費量Ｗｉｎｔを記憶させる。
【００３６】
これは、画像形成装置からカートリッジを着脱可能なためであり、ＣＰＵ２０５は、カートリッジが取り変わったことを検知した場合、次のような動作を行う。すなわち、ＣＰＵ２０５内のＲＡＭ２２０の累積トナー消費量Ｗｉｎｔを、カートリッジＮＶＲＡＭ制御部２０６を介してカートリッジに備えられたカートリッジＮＶＲＡＭ３０７に記憶されている累積トナー消費量Ｗｉｎｔで上書きする。
これにより、カートリッジとプリンタの組み合わせが変わった場合でも、正常に累積トナー消費量Ｗｉｎｔを求めることが可能になる。
【００３７】
ＣＰＵ２０５は、ある時点における推定のトナー残量を、次のようにして求めることもできる。
それには、ある時点に対して最後にトナー残量検知部２０７で求めたトナー残量Ａと、トナー残量Ａを求めた時点での累積トナー消費量Ｗｉｎｔを記憶した値である基準トナー消費量Ｗｂと、ある時点における累積トナー消費量Ｗｉｎｔの３つを用いる。そして、これらを用いて、ある時点における推定のトナー残量を次の式、
（推定のトナー残量）＝Ａ−（Ｗｉｎｔ−Ｗｂ）
により逐次求めることができる。
【００３８】
（トナー残量検知実行判断処理）
次に、本実施例の画像形成装置における、トナー残量検出実行間隔算出処理と、トナー残量検出実行間隔算出結果を用いて行うトナー残量検知実行判断処理について図５を用いて説明する。
図５は、ＣＰＵ２０５により実行されるトナー残量検知実行判断処理について示す図である。ここでは説明を簡単にするため、１つのカートリッジについてのトナー残量検知実行判断処理についてのみ説明している。本実施例の構成のように複数のカートリッジが設けられている場合のトナー残量検知実行判断処理については、後述するトナー残量検知併行判断処理で説明をする。
【００３９】
ＣＰＵ２０５は、プリント動作を行い、累積トナー消費量Ｗｉｎｔが更新される度に、図５に示すトナー残量検知実行判断処理を実行する。
ＣＰＵ２０５は、前回トナー残量検知実行時に求められているトナー残量検知実行閾値Ｗｔｈと、前回トナー残量検知実行時の時点の累積トナー消費量である基準トナー消費量Ｗｂと現在の累積トナー消費量Ｗｉｎｔの差を比較する。そして、基準トナー消費量Ｗｂと累積トナー消費量Ｗｉｎｔの差が、トナー残量検知実行閾値Ｗｔｈ以上になった場合（予め設定された条件を満たした場合に相当）、トナー残量検知が必要と判断し、トナー残量検知の実行を開始する（Ｓ５０１）。前記の値（検知結果）がトナー残量検知実行閾値Ｗｔｈ未満の場合、トナー残量検知の実行をせず、トナー残量検知実行判断処理を終了する（Ｓ５０１）。
【００４０】
ＣＰＵ２０５は、トナー残量検知が必要と判断した場合、トナー残量検知を実行するためにプリント動作を中断し、現像駆動モータ２１１をトナー残量検知実行用の速度で駆動させる（Ｓ５０２）。ＣＰＵ２０５は、現像駆動モータ２１１を駆動することでトナー攪拌部材３０５を回転させると、トナー残量検知部２０７に、トナー残量検知の実行を要求する。トナー残量検知部２０７は、前述したトナー残量検知の処理によってトナー残量Ａの算出し、トナー残量ＡをＣＰＵ２０５に送る（Ｓ５０３）。
【００４１】
ＣＰＵ２０５は、トナー残量検知部２０７からトナー残量Ａを受信すると、式（２）を
用いてトナー残量検知実行閾値Ｗｔｈを求める（設定する）（Ｓ５０４）。ＣＰＵ２０５は、基準トナー消費量Ｗｂを現在の累積トナー消費量Ｗｉｎｔで更新する（Ｓ５０５）。ＣＰＵ２０５は、トナー残量検知の処理が完了すると、Ｓ５０２で変更した現像駆動モータ２１１の駆動速度を通常のプリント動作用の速度に戻し、プリント動作を再開し、トナー残量検知実行判断処理を完了する（Ｓ５０６）。
【００４２】
ここで、トナー残量検知実行閾値Ｗｔｈは予め設定された条件に相当するものであり、本実施例では、トナー残量検出実行間隔算出処理によって求めている。本実施例でトナー残量検知実行閾値Ｗｔｈは、トナー残量検知部２０７によって測定したトナー残量Ａによって式（２）に示す閾値関数Ｆｔｈで決まる値とする。
Ｗｔｈ＝Ｆｔｈ（Ａ）＝Ｍａｘ（３％，０．２５×Ａ）・・・（２）
ここで、関数Ｍａｘ（ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｎ）は、パラメータｐｉ（ｉ＝１〜ｎ）の中で最大の値を求める関数である。
【００４３】
トナー残量Ａとトナー残量検知実行閾値Ｗｔｈの関係を図６に示す。
図６に示すように、トナー残量検知実行閾値Ｗｔｈは、トナー残量が多い場合は、トナー残量検知の実行間隔が長くなり、トナー残量が少ない場合は実行間隔が短くなるように設定されている。これは、トナー残量が多い時は、精度良くトナー残量を検知する必要がなく、トナー残量が少ない時は、トナーが空になるタイミングを正確に把握しユーザに通知するため、精度良くトナー残量を検知する必要があるためである。
また、トナー残量検知実行閾値Ｗｔｈを下限３％で張り付けている理由は、カートリッジの寿命末期でトナー残量検知の実行が頻繁に発生することにより、ダウンタイムが増加することを防ぐためである。
【００４４】
次に、上述したトナー残量検知実行判断処理によって、１つのカートリッジでトナー残量検知が実行される過程を、図７を用いて説明する。図７中で、破線は、トナー消費量推定部２０８によって求めたトナー残量の推測値を表し、実線は、実際のトナー収容部３０１内のトナー残量を表している。
【００４５】
カートリッジは初期状態である時点０で、トナー残量が１００％の新品状態であるとする。この時、トナー残量Ａは１００％、トナー残量検知実行閾値Ｗｔｈは０．２５×１００＝２５％、基準トナー消費量Ｗｂは０％、累積トナー消費量Ｗｉｎｔは０％である。
ＣＰＵ２０５は時間経過とともに画像形成動作を繰り返し、その都度ＣＰＵ２０５はトナー消費量推定部２０８から出力されるトナー消費量Ｗを受け取る。ＣＰＵ２０５は、現在のトナー残量Ａから逐次（随時）、トナー消費量Ｗを減算することで、推定のトナー残量（破線）を求めていく。トナー消費量Ｗは推定値であるため、推定のトナー残量（破線）と実際のトナー残量（実線）の間には少しずつずれが生じる。
【００４６】
ＣＰＵ２０５は、時点１で実行したトナー残量検知実行判断処理で、基準トナー消費量Ｗｂ（＝０％）と累積トナー消費量Ｗｉｎｔ（＝２５％）の差が、トナー残量検知実行閾値Ｗｔｈ（＝２５％）以上であることを検知する。ＣＰＵ２０５は、トナー残量検知実行判断処理によってトナー残量検知を実行し、トナー残量検知部２０７から実際のトナー残量Ａ＝６０％を取得する。
【００４７】
ＣＰＵ２０５は、トナー残量検知実行判断処理によって、トナー残量検知実行閾値ＷｔｈをＦｔｈ（６０％）＝１５％と求め、基準トナー消費量Ｗｂを現在の累積トナー消費量Ｗｉｎｔの値（＝２５％）で更新する。以降、ＣＰＵ２０５は、この処理繰り返し、時点２で推測のトナー残量（Ａ−（Ｗｉｎｔ−Ｗｂ））が４５％（累積トナー消費量Ｗｉｎｔは４０％）に達した時点で、トナー残量検知を実行し、実際のトナー残量Ａ＝５０％を取得する。
【００４８】
以上のように、本実施例におけるトナー残量検知実行間隔算出処理とトナー残量検知実行判断処理を用いることで、トナー残量の推測値と実測値が大きく乖離する前にトナー残量検知を実行し、より正確なトナー残量を取得することができる。
【００４９】
（トナー残量検知併行判断処理）
次に、本実施例の特徴である複数カートリッジがある場合の現像剤残量検出併行判断手段としてのトナー残量検知併行判断処理について図１を用いて説明する。
ここで、トナー残量検知併行判断処理の概要について説明する。まず、カートリッジ毎のトナー残量の推測結果から、次にトナー残量検知の実行が必要になるまでのカートリッジ毎の間隔（タイミング）を推測する。その結果を用いて、あるカートリッジのトナー残量検知実行の際に他のカートリッジも併行してトナー残量検知を実行すべきかを判断する。実行が必要と判断されたカートリッジのみトナー残量検知を実行するものである。以下、トナー残量検知併行判断処理について詳細に説明する。
【００５０】
ＣＰＵ２０５は、プリント動作を行い累積トナー消費量Ｗｉｎｔが更新される度に、図１に示すトナー残量検知併行判断処理を実行する。なお、以降の説明では、カートリッジ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２ＫをそれぞれカートリッジＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４と表記し、いずれかのカートリッジを表す場合、Ｃｉと表記する。
ＣＰＵ２０５は、Ｃ１〜Ｃ４の各カートリッジについてトナー残量検知を実行するか否かを表す実行要求情報Ｒ１〜Ｒ４をＲＡＭ２２０に備える。実行要求情報Ｒ１〜Ｒ４には、トナー残量検知を実行する場合１を、実行しない場合に０が格納されている。なお、実行要求情報Ｒ１〜Ｒ４においても、いずれかの実行要求情報を表す場合、Ｒｉと表記する。
【００５１】
ＣＰＵ２０５は、トナー残量検知実行判断を全てのカートリッジＣｉに対して行う（Ｓ１０１）。ＣＰＵ２０５は、Ｓ１０１でカートリッジＣｉについてトナー残量検知を実行する必要がある（予め設定された条件を満たした）と判断した場合、実行要求情報Ｒｉを１にし（Ｓ１０３）、必要がないと判断した場合、実行要求情報Ｒｉを０にする（Ｓ１０２）。
【００５２】
ＣＰＵ２０５は、実行要求情報Ｒ１〜Ｒ４の中に１が１つもない場合、今回はトナー残量検知を実行する必要があるカートリッジはないと判断し、トナー残量検知併行判断処理を終了する（Ｓ１０４）。
ＣＰＵ２０５は、トナー残量検知の実行が必要であると判断した場合、全てのカートリッジについて現像剤残量変化量推測手段としてのトナー消費量傾きαの算出を以下の式（３）で行う（Ｓ１０５）。
α＝Ｗｉｎｔ÷Ｎｐ・・・（３）
【００５３】
ここで、Ｗｉｎｔは、トナー消費量推定部２０８で求められる現在の累積トナー消費量Ｗｉｎｔである。Ｎｐは、カートリッジ２２の累積トナー消費量Ｗｉｎｔのカウントを開始してから現在までの間に印字した総プリント枚数である。総プリント枚数Ｎｐは、画像形成装置が画像形成動作を行う度に１加算されるものとし、カートリッジに備えられたカートリッジＮＶＲＡＭ３０７に記憶されているものとする。また、トナー消費量傾きαは、カートリッジ毎にそれぞれ求めるため、あるカートリッジＣｉのトナー消費量傾きαをαＣｉと表す。
なお、総プリント枚数Ｎｐは、画像形成動作を行う対象の記録材のサイズに応じて加算する値を変えても良いし、またカートリッジに備えられたカートリッジＮＶＲＡＭ３０７に記憶する代わりに、ＣＰＵ２０５が有するＲＡＭなど他の記憶手段に記憶しても良い。
【００５４】
次に、ＣＰＵ２０５は、実行要求情報Ｒｉが１であるカートリッジＣｉについて、今トナー残量検知を実行してから、次に再びカートリッジＣｉのトナー残量検知の実行が必要になるまでの間隔である次回トナー残量検知実行間隔ＩｘＣｉを求める（Ｓ１０６）。次回トナー残量検知実行間隔ＩｘＣｉを求める式を、以下の式（４）に示す。
ＩｘＣｉ＝Ｆｔｈ（ＡＣｉ−（ＷｉｎｔＣｉ−ＷｂＣｉ））／αＣｉ・・・（４）
【００５５】
ここで、次回トナー残量検知実行間隔ＩｘＣｉは、あるカートリッジ（条件満足ユニット）Ｃｉについて現在の推測のトナー残量を実際のトナー残量であると仮定して求めた、次にトナー残量検知の実行が必要になるまでの予想プリント枚数である。この予想プリント枚数がプリントされたタイミング（時点）は、次に予め設定された条件を満たしたと予測されるタイミングに相当する。ＣＰＵ２０５は、この予想プリント枚数がプリントされたタイミングで、次にトナー残量検知の実行が必要になると予想（予測）する。ＡＣｉ、ＷｉｎｔＣｉ、ＷｂＣｉは、それぞれカートリッジＣｉのトナー残量Ａ、累積トナー消費量Ｗｉｎｔ、基準トナー消費量Ｗｂである。
式（４）では、（トナー残量ＡＣｉ−累積トナー消費量ＷｉｎｔＣｉ＋基準トナー消費量ＷｂＣｉ）で求めたカートリッジＣｉの推測のトナー残量を用いて、式（２）に示した閾値関数Ｆｔｈによって推測の次回トナー残量検知実行閾値を求めている。
【００５６】
ＣＰＵ２０５は、Ｓ１０６で求めた次回トナー残量検知実行間隔ＩｘＣｉの内で最小の値のものを、次回トナー残量検知最小実行間隔Ｉｍとする（Ｓ１０７）。ここで、次回トナー残量検知最小実行間隔Ｉｍは、画像形成装置全体として今回トナー残量検知を実行してから、次回トナー残量検知を実行するまでの間の予想プリント枚数に相当する。
【００５７】
次にＣＰＵ２０５は、実行要求情報Ｒｉが０であるカートリッジ（条件不満足ユニット）Ｃｉについて、現時点からカートリッジＣｉのトナー残量検知の実行が必要になるまでの間隔であるトナー残量検知実行間隔ＩｙＣｉを、以下の式（５）で求める（Ｓ１０８）。
ＩｙＣｉ＝（ＷｔｈＣｉ−（ＷｉｎｔＣｉ−ＷｂＣｉ））／αＣｉ・・・（５）
【００５８】
ここで、トナー残量検知実行間隔ＩｙＣｉは、現時点でトナー残量検知の実行が不要なカートリッジＣｉが、今後トナー消費量傾きαＣｉでトナーを消費していった場合に、トナー残量検知の実行が必要になるまでの予想プリント枚数である。ＷｔｈＣｉは、前回カートリッジＣｉのトナー残量検知実行時に求めたトナー残量検知実行閾値Ｗｔｈである。
【００５９】
ＣＰＵ２０５は、実行要求情報Ｒｉが０であるトナー残量検知の実行が不要なカートリッジＣｉついて、以下の条件式（６）を用いて、今回のトナー残量検知と同時に実行する（併行する）か否かを判断する（Ｓ１０９）。条件式（６）を満たしたカートリッジＣｉは、実行要求情報Ｒｉを１に変更することで、トナー残量検知の実行が必要であるとする（Ｓ１１０）。
ＩｙＣｉ≦Ｉｍ×Ｚ・・・（６）
ＣＰＵ２０５は、条件式（６）によって、実行要求情報Ｒｉが０のカートリッジＣｉについて、次回以降のトナー残量検知実行タイミングでトナー残量検知を実行しても、式（２）の閾値関数Ｆｔｈで求めたトナー残量検知の実行間隔を満たすか否かを判断している。
【００６０】
また、条件式（６）の係数Ｚは、トナー消費量推定部２０８の出力から求められる推測のトナー残量の誤差によって、トナー残量検知の実行回数が増えるのを防止するための誤差補正係数であり、１以上の値である。これは、次回トナー残量検知最小実行間隔Ｉｍの算出に、推測のトナー残量を用いるためである。
【００６１】
推測のトナー残量が、実際のトナー残量よりも少なく見積もられていた場合、次回トナー残量検知最小実行間隔Ｉｍは、実際のトナー残量検知の実行間隔よりも短く計算される。そのため、短めの次回トナー残量検知最小実行間隔Ｉｍで併行判断を行うと、本来今回のトナー残量検知に併行してトナー残量検知を実行すべきであったカートリッジＣｉのトナー残量検知が実行されない可能性がある。
【００６２】
そのようなカートリッジＣｉが存在した場合、今回トナー残量検知を実行するカートリッジが次にトナー残量検知の実行が必要になるタイミングよりも早いタイミングでトナー残量検知を実行する必要がでてくる。これによって、最もトナー残量検知を実行する間隔が短いカートリッジの実行タイミング以外にも、トナー残量検知の実行タイミングが生じることになり、画像形成装置がトナー残量検知を実行するためにプリント動作を停止させる回数が増加してしまう。
【００６３】
以上の理由より、誤差補正係数Ｚを１以上の値に設定し、推測のトナー残量が小さめに見積もられていた場合に備えて、次回トナー残量検知最小実行間隔Ｉｍを長めに補正にすることによって、ダウンタイムの増加を防止している。なお、本実施例ではトナー消費量推定部２０８の推定精度が十分良いものとしＺ＝１とした。
【００６４】
以上の処理によって、トナー残量検知を実行すべきカートリッジの判断が完了すると、ＣＰＵ２０５は、実行要求情報Ｒｉが１である全てのカートリッジＣｉについて、トナー残量検知を同時に実行するためにトナー残量検知同時実行処理を開始する（Ｓ１１１）。
ＣＰＵ２０５は、トナー残量検知を実行するためにプリント動作を中断する（Ｓ１５１）。そして、実行要求情報Ｒｉが１のカートリッジＣｉのトナー攪拌部材３０５を回転させる現像駆動モータ２１１をトナー残量検知実行用の速度で駆動させ、それ以外の現像駆動モータ２１１を停止させる（Ｓ１５２、Ｓ１５３、Ｓ１５４）。
【００６５】
ＣＰＵ２０５は、トナー攪拌部材３０５を回転させると、トナー残量検知部２０７に、実行要求情報Ｒｉが１であるカートリッジＣｉのトナー残量検知の実行を要求する（Ｓ１５５）。トナー残量検知部２０７は、前述したトナー残量検知の処理によってトナー残量Ａの算出し、実行要求情報Ｒｉが１であるカートリッジＣｉについてトナー残量ＡＣｉをＣＰＵ２０５に送る（Ｓ１５５）。
【００６６】
ＣＰＵ２０５は、トナー残量検知部２０７からトナー残量ＡＣｉを受信すると、実行要求情報Ｒｉが１であるカートリッジＣｉについて、式（２）を用いてトナー残量検知実行閾値ＷｔｈＣｉを求める（Ｓ１５６、Ｓ１５７）。そして、基準トナー消費量ＷｂＣｉを現在の累積トナー消費量ＷｉｎｔＣｉで更新する（Ｓ１５８）。
実行要求情報Ｒｉが０であるカートリッジＣｉについては何もしない（Ｓ１５６）。
【００６７】
トナー残量検知の処理が完了すると、ＣＰＵ２０５は、Ｓ１５２、Ｓ１５３、Ｓ１５４で変更または停止した現像駆動モータ２１１の駆動速度を通常のプリント動作用の速度に設定する（Ｓ１５９）。最後に、ＣＰＵ２０５は、プリント動作を再開し（Ｓ１６０）、トナー残量検知同時実行処理およびトナー残量検知併行判断処理を完了する。
【００６８】
（トナー残量検知併行判断処理の動作例）
次に、上記トナー残量検知併行判断処理によって、トナー残量検知実行によるダウンタイムの増加とカートリッジの短命化が解決される様子を、図８を用いて説明する。図８は、各カートリッジのトナー残量の変化と、トナー残量検知併行判断処理によってトナー残量検知が実行される様子を説明するための図である。なお、以降の説明を簡単にするために、図８では、Ｃ１とＣ２の２つのカートリッジについてのみトナー残量を図示し、トナー消費量推定部２０８の出力を用いて求められる推定のトナー残量と実際のトナー残量の
間に誤差はなく等しいとした。
【００６９】
図８において、時点０でカートリッジＣ１は、（推測のトナー残量）＝（実際のトナー残量）＝１００％の新品状態であり、ＡＣ１＝１００％、ＷｔｈＣ１＝２５％、ＮｐＣ１＝０枚、ＷｉｎｔＣ１＝０％、ＷｂＣ１＝０％であるとする。また、カートリッジＣ２は、（推測のトナー残量）＝（実際のトナー残量）＝３０％とし、ＡＣ２＝３０％、ＷｔｈＣ２＝７．５％、ＮｐＣ２＝０枚、ＷｉｎｔＣ２＝０％、ＷｂＣ２＝０％であるとする。
【００７０】
ＣＰＵ２０５がプリント動作を繰り返すと、カートリッジＣ１、Ｃ２においてＷｉｎｔとＮｐが増加していく。図８（ａ）に示す時点１では、カートリッジＣ２がトナー残量検知併行判断処理Ｓ１０１の条件を満たしているため、ＣＰＵ２０５は実行要求情報Ｒ２＝１に設定する。このとき、カートリッジＣ１は、Ｓ１０１の条件を満たさないため、実行要求情報Ｒ１＝０に設定される。ＣＰＵ２０５は、カートリッジＣ１、Ｃ２のそれぞれに対して、トナー消費量変化量αＣｉ（図８中のグラフの傾きに相当）を求める。図８に示すカートリッジＣ１、Ｃ２のトナー消費量変化量αは、以降の計算を簡略化するためそれぞれ、αＣ１＝５、αＣ２＝３と求められたものとする。
【００７１】
ＣＰＵ２０５は、カートリッジＣ２について、次回トナー残量検知最小実行間隔Ｉｍを求める。時点１でカートリッジＣ２は、ＷｉｎｔＣ２＝ＷｔｈＣ２＝７．５％であるため、Ｉｍ＝ＩｘＣ２＝０．２５×（３０％−（７．５％−０％））／３＝１．８７と求められる。
次に、ＣＰＵ２０５は、カートリッジＣ１について、トナー残量検知実行間隔ＩｙＣ１を求める。時点１でのカートリッジＣ１のＷｉｎｔは、カートリッジＣ２のトナー消費量の５／３倍の１２．５％であるため、ＩｙＣ１＝（２５％−（１２．５％−０％））／５＝２．５と求められる。
【００７２】
ＣＰＵ２０５は、求めたＩｍとＩｙＣ１を条件式（６）で比較し、ＩｙＣ１（＝２．５）≦Ｉｍ（＝１．８７）が満たされないと判断し、カートリッジＣ１についてトナー残量検知を併行しないと判断（決定）する（Ｒ１＝０のまま）。ＣＰＵ２０５は、カートリッジＣ２の現像駆動モータ２２１Ｍのみ低速で駆動した状態で、トナー残量検知部２０７に対してカートリッジＣ２のトナー残量検知の実行を要求する。
トナー残量検知の結果、ＣＰＵ２０５は、カートリッジＣ２の実際のトナー残量２２．５％を取得する。ＣＰＵ２０５は、ＡＣ２＝２２．５％、ＷｔｈＣ２＝５．６％、ＷｂＣ２＝７．５％に値をそれぞれ更新する。
【００７３】
その後、プリント動作が再開され、しばらくすると図８（ｂ）に示した時点２でカートリッジＣ２がトナー残量検知併行判断処理Ｓ１０１の条件を満たし、ＣＰＵ２０５は実行要求情報をＲ１＝０、Ｒ２＝１にそれぞれ設定する。ＣＰＵ２０５は、時点１と同様の処理を行うことでＩｍ＝（０．２５×（２２．５％−５．６％））／３＝１．４、ＩｙＣ１＝（２５％−（２１．８％−０％））／５＝０．６４をそれぞれ求める。
ＣＰＵ２０５は、ＩｍとＩｙＣ１を条件式（６）で比較し、ＩｙＣ１（＝０．６４）≦Ｉｍ（＝１．４）より条件を満たしていると判断し、カートリッジＣ１の実行要求情報Ｒ１を１に変更する。
【００７４】
ＣＰＵ２０５は、カートリッジＣ１、Ｃ２の現像駆動モータ２２１Ｙ、２２１Ｍを低速で駆動した状態で、トナー残量検知部２０７に対して、カートリッジＣ１、Ｃ２のトナー残量検知の実行を要求する。
トナー残量検知の結果、ＣＰＵ２０５は、実際のトナー残量を、カートリッジＣ１は７８．２％、カートリッジＣ２は１６．９％とそれぞれ取得する。そしてＣＰＵ２０５は、カートリッジＣ１はＡＣ１＝７８．２％、ＷｔｈＣ１＝１９．６％、ＷｂＣ１＝２１．８
％、カートリッジＣ２はＡＣ２＝１６．９％、ＷｔｈＣ２＝４．２％、ＷｂＣ２＝１３．１％に値をそれぞれ更新する。
【００７５】
同様に、図８（ｃ）の時点３で、カートリッジＣ２がトナー残量検知併行判断処理Ｓ１０１の条件を満たすと、ＣＰＵ２０５は実行要求情報をＲ１＝０、Ｒ２＝１にそれぞれ設定する。ＣＰＵ２０５は、Ｉｍ＝０．２５×（１６．９％−４．２％）／３＝１．１、ＩｙＣ１＝（１９．６％−（２８．８％−２１．８％））／５＝２．５をそれぞれ求める。
そしてＣＰＵ２０５は、条件式（６）により、カートリッジＣ１は、ＩｙＣ１（＝２．５）≦Ｉｍ（＝１．１）で条件を満たさず、トナー残量検知を併行しない（Ｒ１＝０のまま）と判断し、時点３ではカートリッジＣ２のみトナー残量検知を実行する。
【００７６】
ここで、図８（ｂ）中星印で示したカートリッジＣ１のトナー残量検知実行の推測タイミングに着目して説明する。
図８（ｂ）に示す時点２では、トナー残量検知併行判断処理Ｓ１０９によって、ＩｍとＩｙＣ１が条件式（６）で比較され、ＩｙＣ１≦Ｉｍより条件を満たしていると判断される。これにより、カートリッジＣ１のトナー残量検知実行タイミングは、星印で示した推測タイミングよりも前にある他のカートリッジのトナー残量検知実行タイミングの内、最もタイミングが近いトナー残量検知のタイミングに繰り上げられる。
【００７７】
このように、トナー残量検知併行判断処理では、トナー残量検知実行タイミングが近い他のカートリッジのトナー残量検知実行タイミングと同時にトナー残量検知を実行するように制御している。このことで、画像形成装置全体としてのトナー残量検知の実行回数を減らし、かつ本来トナー残量検知の実行が必要なタイミングでのみトナー残量検知を実行することが可能となる。これにより、十分な精度を満たす間隔でトナー残量検知を実行することを実現している。
【００７８】
以上説明したように本実施例では、トナー残量検知併行判断処理により、複数のカートリッジのトナー残量検知を同時に実行するか否かを判断し、トナー残量検知実行タイミングが近いカートリッジは同時にトナー残量検知を実行するように制御している。すなわち、いずれかのカートリッジでトナー残量検知を実行するタイミングで、他のカートリッジのトナー残量を併行して検知するか否かを、次にトナー残量検知を実行するまでのタイミングを予測して判断している。
これにより、トナー残量検知実行回数を最低限にし、かつカートリッジ毎のトナー残量検知（不要なトナー残量検知）の実行回数も減らし、トナー残量検知実行によるダウンタイムの発生とカートリッジの短命化の両方を抑えることが可能になる。
【００７９】
ここで、本実施例においては、トナー残量検知併行判断処理において、トナー残量検知実行判断を、トナーの残量に基づいて行うものであったが、これに限るものではなく、トナーの消費量が予測できるものに基づいて行われるものであればよい。例えば、プリント枚数に基づいて、トナー残量検知実行判断が行われるものであってもよい。この場合には、プリント枚数が予め設定された枚数となった場合に（図１のＳ１０１でＹｅｓに相当）、トナー残量検知が必要と判断して、実行要求情報Ｒｉを１にするようにする（図１のＳ１０３に相当）。
予め設定された枚数としては、例えば、式（３）から求められるトナー消費量傾きαとトナー残量から、求めることができる。そして、現時点で実行要求情報Ｒｉが０のカートリッジがその後にトナー残量検知の実行が必要になるまでの予想プリント枚数と、実行要求情報Ｒｉが１のカートリッジが次にトナー残量検知の実行が必要になるまでの予想プリント枚数とを比較する。前者の予想プリント枚数が、後者のプリント枚数以下となる場合には、前者のカートリッジの実行要求情報Ｒｉを１にする。
このように、前者のカートリッジがその後に予め設定された条件を満たしたと予測され
るタイミング（時点）が、次のような場合に前者のカートリッジの実行要求情報Ｒｉを１にする。すなわち、そのタイミングが、後者のカートリッジが次に予め設定された条件を満たすと予測されるタイミングと同じかそれよりも前となる場合には、前者のカートリッジの実行要求情報Ｒｉを１にする。このようにして、トナー残量検知併行判断処理を行ってもよい。
【００８０】
また、トナー残量検知手段の検知方式は、上述の光学検知方式に限るものではない。すなわち、トナー残量検知の実行によってダウンタイムとカートリッジの寿命に影響を及ぼすようなトナー残量検知手段が画像形成装置に設けられている場合であれば、本発明を好適に適用することができる。また、トナー残量推定手段についても、上述したピクセルカウントによる方法に限るものではない。すなわち、印字された記録材の枚数や面積による方法等のトナー残量が推定可能な手段であればよい。
【実施例２】
【００８１】
以下に、実施例２について説明する。
（画像形成装置の構成）
上述した実施例１では、トナー残量検知をカートリッジ毎に独立して実行可能な構成における、トナー残量検知併行判断処理の方法について説明した。しかしながら、装置の構成上の制約によって、トナー残量検知を独立して実行できないカートリッジの組み合わせを持つ画像形成装置が考えられる。本実施例では、このような装置にトナー残量検知併行判断処理を適用した場合について説明する。
【００８２】
図９は、本実施例における画像形成装置のエンジン制御部のブロック図を示す。
装置の低コスト化への要求を実現するために本実施例の画像形成装置では、Ｙトナー、Ｍトナー、Ｃトナーを格納したカートリッジ２２の感光体ドラム５と、現像ローラ８Ｒと、トナー攪拌部材３０５とを駆動する現像駆動モータ２１１が１つに共通化されている。ここで、トナー攪拌部材３０５は少なくとも現像剤残量検知の実行時に駆動される被駆動部材に相当する。本実施例において、実施例１と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８３】
本実施例では、カートリッジ２２Ｙでトナー残量検知を実行するためにトナー攪拌部材３０５Ｙを回転させると、同時にカートリッジ２２Ｍ及びカートリッジ２２Ｃのトナー攪拌部材３０５Ｍ、３０５Ｃも連動して同時に回転し始める。このため、カートリッジ２２Ｙでトナー残量検知を実行し、カートリッジ２２Ｍ、２２Ｃのトナー残量検知を実行しなかった場合でも、カートリッジ２２Ｍ、２２Ｃのトナー攪拌部材３０５が回転しまうため、格納されているトナーの劣化が進んでしまう。
同様に、カートリッジ２２Ｙのトナー攪拌部材３０５Ｙを回転させると、カートリッジ２２Ｍ、２２Ｃの現像ローラ８ＭＲ、８ＣＲも回転するため、現像ローラ８Ｒと感光体ドラム５が当接状態で駆動されることで感光体ドラム５Ｍ、５Ｃ表面の消耗が進んでしまう。
【００８４】
そのため、カートリッジ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃのいずれかについてトナー残量検知を実行した場合、他のカートリッジについてトナー残量検知を実行するか否かに関わらずカートリッジの耐久寿命は短くなる。このため、必ずカートリッジ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃのトナー残量検知は併行し、トナー残量を検知させる方法が良いと言える。
カートリッジ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃは、必ず同時にトナー残量検知を実行するため、本実施例ではこれら３つのカートリッジを非独立なカートリッジ（非独立カートリッジ）と呼ぶこととする。ここで非独立カートリッジは、複数の画像形成ユニットのうちの幾つかの画像形成ユニットに相当する。
【００８５】
（本実施例におけるトナー残量検知併行判断）
次に、本実施例におけるトナー残量検知併行判断処理について図１０を用いて説明する。実施例１におけるトナー残量検知併行判断処理と異なる点は、実行要求情報Ｒｉを求めた後に非独立カートリッジ実行要求修正処理（Ｓ１００１、Ｓ１００２）を実行する点である。それ以外の処理に関しては、実施例１と同様であるため説明を省略する。
【００８６】
ＣＰＵ２０５は、Ｓ１０１、Ｓ１０２及びＳ１０３の処理で求めた実行要求情報Ｒｉが１であるカートリッジが１つでもあった場合、非独立カートリッジ実行要求修正処理（Ｓ１００１）を実行する。これによって、実行要求情報Ｒｉが１であるカートリッジＣｉに対して非独立となるカートリッジＣｊの実行要求情報Ｒｊも１に変更する（Ｓ１００３、Ｓ１００４、Ｓ１００５）。
また、ＣＰＵ２０５は、Ｓ１１０において、カートリッジＣｉの実行要求情報Ｒｉが０から１に変更された場合、同様に非独立カートリッジ実行要求修正処理を実行する。このことによって、実行要求情報Ｒｉが０から１に変更されたカートリッジＣｉに対して非独立となるカートリッジＣｊの実行要求情報Ｒｊも１に変更させる（Ｓ１００２）。
【００８７】
ＣＰＵ２０５は、以上の処理によって非独立なカートリッジ全ての実行要求情報Ｒｉは必ず同じ値に揃えることができ、Ｓ１１１のトナー残量検知同時実行処理において非独立なカートリッジのトナー残量検知を必ず同時に実行させることが可能となる。
これにより、非独立なカートリッジは、最もトナー残量検知実行間隔が短いカートリッジのトナー残量検知実行タイミングに合わせてトナー残量検知を実行させることができる。
【００８８】
以上説明したように、本実施例によれば、現像駆動モータの共通化によって、独立してトナー残量検知を実行できないカートリッジ（非独立カートリッジ）の組み合わせが存在した場合においても、実施例１同様の効果を得ることができる。
本実施例では、非独立カートリッジのうちトナー残量検知実行タイミング（トナー残量検知実行間隔）が最も早いタイミングのカートリッジに揃えてトナー残量検知併行判断処理を行うことができる。これにより、トナー残量検知実行によるダウンタイムの発生とカートリッジの短命化の両方を抑えることが可能になるものである。
【符号の説明】
【００８９】
５…感光体ドラム、８…現像器、２２…カートリッジ、２０５…ＣＰＵ、２０７…トナー残量検知部、３０１…トナー収容部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート等の記録材上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真画像プロセスを用いた画像形成装置においては、感光体ドラム及び感光体ドラムに作用するプロセス手段を一体的にカートリッジ化して、このカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が採用されている。このプロセスカートリッジ方式によれば、装置のメンテナンスをサービスマンに頼らずユーザ自身で行うことができるので、格段に操作性を向上させることができる。カートリッジ方式の画像形成装置のメンテナンス性を向上させるためには、ユーザにカートリッジ交換時期を適確に知らせることが望ましい。そこで、カートリッジの寿命を正確に検知する必要がある。
カートリッジの寿命検知の一つに、現像剤の残量検知があり、ピクセルカウント方式、アンテナ方式、光検知方式、またはそれらを組み合わせた方式（例えば、特許文献１）が従来より提案され、実施されている。
そのうち光検知方式は、現像剤収容部内に光路を持つ光検知手段が、現像剤攪拌手段によって現像剤が収容部内を攪拌されている間に光を検知した時間によって現像剤残量を求める方法である。この光検知方式は、現像剤の消費量を推測で求めるピクセルカウント方式や、環境湿度の影響を受けるアンテナ方式に比べて高い精度で現像剤の残量を求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３７２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来の画像形成装置では、以下のような課題を有している。
光検知方式による現像剤残量の測定（以下、光残量検知）においては、正確に現像剤残量を測定するための適切な速度で現像剤攪拌手段を駆動させる必要がある。すなわち、プリント動作時の現像駆動手段の回転速度と、光残量検知に適した現像剤攪拌手段の回転速度が異なる場合には、駆動速度を変更する必要がある。そのため、光残量検知を実行する場合、プリント動作を一時停止することになり、ダウンタイムが発生してしまう。
カラーレーザビームプリンタなど複数のカートリッジを有する画像形成装置においては、カートリッジ毎にそれぞれ光残量検知を実行する必要がある。カートリッジ毎に現像剤の消費量は異なるため、カートリッジ間で光残量検知を行う必要があると判断されるタイミングはバラバラになる。そのため、画像形成装置がトナー残量検知を実行する回数はカートリッジ本数分増加することになり、トナー残量検知実行によるダウンタイムが更に増加してしまうことが懸念されていた。
【０００５】
この問題の解決方法として、複数のカートリッジを有する画像形成装置では、１つのカートリッジで光残量検知を実行する場合に他のカートリッジも光残量検知を併行する方法がある。この方法では、全てのカートリッジの光残量検知の実行タイミングを、最も光残量検知の実行間隔が短いカートリッジのタイミングに揃えている。これにより、画像形成装置が光残量検知を実行するためにプリント動作を停止する回数を１つのカートリッジの光残量検知の実行回数に抑えることができ、ダウンタイムの発生を最小限に抑えることが
できる。
【０００６】
しかしこの方法は、光残量検知を実行する必要がないカートリッジも必ず光残量検知を実行することになり、不必要に現像剤の攪拌手段を駆動することになる。その結果、現像剤の攪拌手段を駆動するのに合わせて現像器も駆動することになるため、現像器の駆動時間が長くなる。現像器の駆動時間が長くなると、現像剤が通常よりも早く劣化し、カートリッジの耐久寿命が短くなる問題が新たに発生することが懸念される。また、感光体ドラムと現像器が当接した状態で光残量検知を実行する構成の場合、現像器による感光体ドラムの削れが発生し、同様にカートリッジが短命化してしまうことが懸念される。
このように、現像剤残量検知の実行には、ダウンタイムの発生とカートリッジの短命化という２つ問題があった。
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、現像剤残量検知の実行により生じるダウンタイムを抑制するとともに、カートリッジ寿命の短命化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
前記現像手段で用いられる現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像剤収容部内の現像剤の残量を検知する残量検知手段と、
をそれぞれ有し、画像形成装置本体に対して交換可能に設けられた複数の画像形成ユニットを備えた画像形成装置において、
前記複数の画像形成ユニットのうち予め設定された条件を満たした条件満足ユニットに対して、前記残量検知手段による現像剤残量検知を実行するための実行手段を備え、
前記実行手段は、
前記条件満足ユニットに対して、前記残量検知手段による現像剤残量検知を実行する場合であって、前記複数の画像形成ユニットのうち予め設定された条件を満たしていない条件不満足ユニットのなかで、その後に予め設定された条件を満たすと予測されるタイミングが、前記条件満足ユニットが次に予め設定された条件を満たすと予測されるタイミングと同じかそれよりも前となる条件不満足ユニットが存在する場合、
その条件不満足ユニットに対する現像剤残量検知を前記条件満足ユニットに併行して実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、現像剤残量検知の実行により生じるダウンタイムを抑制するとともに、カートリッジ寿命の短命化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１のトナー残量検知併行判断処理について説明するための図
【図２】実施例１の画像形成装置の概略構成について示す断面図
【図３】実施例１の光透過式によるトナー残量検知方法を説明するための図
【図４】実施例１の画像形成装置の制御部のシステム構成について示す図
【図５】実施例１のトナー残量検知実行判断処理について示す図
【図６】実施例１のトナー残量Ａとトナー残量検知実行閾値Ｗｔｈの関係を示す図
【図７】実施例１のトナー残量検知が実行される過程を説明するための図
【図８】トナー残量変化と、トナー残量検知が実行される様子を説明するための図
【図９】実施例２における画像形成装置のエンジン制御部のブロック図
【図１０】実施例２におけるトナー残量検知併行判断処理について説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この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。
【実施例１】
【００１１】
（画像形成装置の概要）
以下に、本発明の実施例１について図２および図３を用いて説明する。
図２は、本実施例の画像形成装置としてのレーザプリンタの概略構成について示す断面図である。
本実施例の画像形成装置においては、まず、コントローラ部から送信された画素信号に基づいて形成される画像光により静電潜像が形成され、この静電潜像が現像されることで可視画像が形成される。そして、この可視画像が重畳転写されてカラー可視画像が形成され、このカラー可視画像がシート（記録材）２へ転写され、そのシート２上のカラー可視画像を定着させている。
【００１２】
画像形成装置の画像形成部は、現像色分、並置されたステーション毎の感光体ドラム（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ）、一次帯電手段としての帯電器（７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）、現像器（８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ）、中間転写体１２によって構成されている。感光体ドラム（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ）、一次帯電手段としての注入帯電手段（７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）、現像器（８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ）は、画像形成装置本体に着脱可能（交換可能）なカートリッジ（２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ）に搭載されている。
ここで、各カートリッジの構成及び動作は、用いるトナー（現像剤）の色が異なることを除いては実質的に同じである。したがって、以下の説明において特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために、図２において符号に与えた添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して、総括的に説明する。また、カートリッジ２２は、画像形成ユニットに相当する。
【００１３】
像担持体としての感光体ドラム５は、アルミシリンダの外周に有機光導伝層が塗布されて構成され、図示しない駆動モータの駆動力が伝達されて回転するもので、駆動モータは感光体ドラム５を画像形成動作に応じて時計周り方向に回転させる。感光体ドラム５への露光光はスキャナ部１０から送られ、感光体ドラム５の表面が選択的に露光されることにより、静電潜像が形成されるように構成されている。
一次帯電手段として、各ステーションにイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の感光体ドラムを帯電させるための４個の帯電器７を備える構成で、各帯電器には一次帯電ローラ７ＹＲ、７ＭＲ、７ＣＲ、７ＫＲがそれぞれ備えられている。
【００１４】
現像手段として上記静電潜像をトナーで現像して可視化するために、各ステーションにイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）それぞれのトナーを用いて現像を行う４個の現像器８が設けられている。各現像器８には、現像ローラ８ＹＲ、８ＭＲ、８ＣＲ、８ＫＲがそれぞれ備えられている。また、各現像器８には、後述するトナーＤと、トナーＤが収容されたトナー収容部、及びトナー残量を検知するための構成が備えられている。
【００１５】
中間転写体１２は、感光体ドラム５に接触しており、カラー画像形成時に感光体ドラム５の回転に伴って図２において反時計周りに回転するように構成されている。そして、中間転写体１２は、一次転写ローラ４に印加された一次転写バイアスによって感光体ドラム５と一次転写ローラ４の間のニップ（一次転写ニップ）で感光体ドラム５から可視画像の転写を受ける。その後、中間転写体１２と二次転写ローラ９との間に形成されたニップ（
二次転写ニップ）でシート２を狭持搬送することにより、シート２にカラー可視画像が同時に重畳転写される。
【００１６】
定着部１３は、シート２を搬送させながら、転写されたカラー可視画像をシート２に定着させるものであり、シート２を加熱する定着ローラ１４とシート２を定着ローラ１４に圧接させるための加圧ローラ１５とを備えている。定着ローラ１４と加圧ローラ１５は中空状に形成され、定着ローラ１４の内部にはヒータが内蔵されている。
すなわち、カラー可視画像を保持したシート２は、定着ローラ１４と加圧ローラ１５とにより形成された定着ニップにより搬送されるとともに、熱及び圧力が加えられることによりトナーがシート表面に定着される。可視画像定着後のシート２は、排出部２７に排出されて画像形成動作が終了する。
【００１７】
（トナー残量検知部）
次に、本実施例の光透過式によるトナー残量検知（現像剤残量検知）について図３を用いて説明する。図３は、光透過式によるトナー残量検知方法を説明するための図であり、カートリッジ２２の概略構成を示す断面図である。
図３に示すように、カートリッジ２２の現像器８には、トナーＤとそれを収容するトナー収容部（現像剤収容部）３０１、およびトナー収容部３０１内のトナーＤを攪拌するためのトナー攪拌部材３０５が備えられている。また、トナー収容部３０１には、光を透過させるための光透過窓３０３および光透過窓３０４が備えられている。
【００１８】
また画像形成装置には、図３に示すような、トナー収容部３０１内（現像剤収容部内）のトナーの残量を検知するための光を発光する発光部３００と、トナー収容部３０１内を通過した光を受光する受光部３０２とが設けられている。本実施例では、発光部３００にはＬＥＤ、受光部３０２にはフォトトランジスタ（ＰＴＲ）を用いている。光透過式によるトナー残量検出方法は、トナー収容部３０１の内部に光を通過させて、トナー収容部３０１内のトナーの残量を検知する方法である。
【００１９】
トナー収容部３０１にトナーＤが無い場合（トナーの残量が一定値以下の場合）には、発光部３００からの光は、光透過窓３０３から入り、トナー収容部３０１を通過して光透過窓３０４から出て受光部３０２へと導かれる。トナー収容部３０１にトナーＤが十分ある場合は、光透過窓３０３と光透過窓３０４との間の光路上で光がトナーＤにより遮光され受光部３０２に届かないように構成されている。
【００２０】
本実施例の構成では、トナー残量検出時に後述するＣＰＵ（中央演算処理装置）２０５が後述する現像駆動モータ２１１を駆動することにより、トナー攪拌部材３０５を所定の周期で回転させている。トナー残量検知実行中は、トナー攪拌部材３０５が回転しているため、トナー収容部３０１にトナーＤが無い場合でも透過光は遮光される。そのため、受光部３０２は、受光期間と遮光期間を交互に検知することになる。ここで、ＣＰＵ２０５は、実行手段、設定手段及び残量推測手段を構成している。
【００２１】
トナー収容部３０１にトナーＤがある程度残っている場合は、トナー攪拌部材３０５で搬送されるトナーＤがあるため、トナーＤが無い場合に比べ遮光期間が長くなる。上記の遮光期間は、トナー収容部３０１内部のトナーＤの量に対応している。
従って、トナー攪拌部材３０５が一回転する周期（以下、攪拌周期）の遮光期間の比率を計測することにより、トナー収容部３０１内部のトナーＤの量を検知することができる。なお、遮光期間の比率を比較するのではなく、受光期間の比率を比較することにより残量検知を行うことも可能である。
【００２２】
図４（ｂ）は、本実施例における現像剤量検知装置（残量検知手段、光残量検知装置）
としてのトナー残量検知部２０７のシステム構成のブロック図である。
トナー残量検知部２０７は、図４（ｂ）に示すように、発光部３００と受光部３０２に加えて、受光検知部２１２、受光時間カウンタ２１３、トナー残量換算部２１４を備える。
【００２３】
受光部３０２の出力は、受光検知部２１２に入力される。受光検知部２１２は、所定レベル以上の光が受光された場合にのみ受光時間カウンタ２１３に出力信号（以下、受光信号）を送る。受光時間カウンタ２１３は受光信号を受けた時間を計測し、計測値をトナー残量換算部２１４に送る。
トナー残量換算部２１４は、受光時間カウンタ２１３の計測値と攪拌周期から、トナー収容部３０１のトナー残量を導出し、ＣＰＵ２０５に検出データとしてトナー残量Ａ（％）を送る。
なお、ここでは１つのカートリッジについてのトナー残量検知方法について説明したが、本実施例では上述したトナー残量検知部２０７を各ステーションに備えており、トナー収容部３０１内のトナー残量を独立して算出しＣＰＵ２０５に送ることが可能である。
【００２４】
また、本実施例では、トナー攪拌部材３０５を所定の周期で回転させるための回転速度を、印字（プリント、画像形成）動作中の現像駆動モータ２１１の回転速度の３分の１の速度とした。これは、トナー攪拌部材３０５の回転速度がトナー残量検知の精度に影響するためである。
具体的には、トナー攪拌部材３０５の回転速度によって、攪拌されるトナー収容部３０１内のトナーＤと空気の混ざり具合が変わり、その結果トナー収容部３０１内のトナーＤの流動性が変わるためである。一般的に、トナー攪拌部材３０５を高速で回転させると、トナーＤと空気が良く混ざりトナーＤの流動性が高くなり、トナー攪拌部材３０５を逆に低速で回転させるとトナーＤの流動性は低くなる。
【００２５】
トナーＤの流動性が高いと、トナー攪拌部材３０５が光透過窓３０３の表面上を覆っているトナーＤを拭き取ってもすぐに、トナーＤが光透過窓３０３を再度覆ってしまう。そのため、トナー残量が多い場合と少ない場合での受光部３０２が光を検知する時間の長さの差が少なくなり、トナー残量を正確に検知できなくなってしまう。
【００２６】
以上の理由から、トナー残量検知実行時に一度、プリント動作を停止（中断）させ、トナー攪拌部材３０５を駆動するための現像駆動モータ２１１による回転速度をプリント動作時の３分の１に減速させる必要があるため、ダウンタイムが発生する。
【００２７】
（画像形成装置の制御部の構成）
次に、画像形成装置の制御部全体のシステム構成について図４（ａ）のブロック図を用いて説明する。
図４（ａ）において、２００はホストコンピュータ、２０１はコントローラ部、２０３はエンジン制御部である。また、エンジン制御部２０３は、ビデオインタフェース部２０４、ＣＰＵ２０５、カートリッジＮＶＲＡＭ制御部２０６、トナー残量検知部２０７、トナー消費量推定部２０８、を有している。
【００２８】
コントローラ部２０１は、ホストコンピュータ２００から画像情報と印字命令を受け取る。そしてコントローラ部２０１は、受け取った画像情報を解析してビットデータに変換し、ビデオインタフェース部２０４を介して、シート毎に印字予約コマンド、印字開始コマンド及びビデオ信号をエンジン制御部２０３に送出する。
【００２９】
エンジン制御部２０３のＣＰＵ２０５は、各種センサ２０９から取得した情報に基づいて、各種アクチュエータ２１０に対して出力を行うことによって画像形成動作を完了させ
る。ＣＰＵ２０５は、プログラムコード及びデータを記憶したＲＯＭ２１９及び一時的なデータ記憶に用いるＲＡＭ２２０を備えている。アクチュエータの内、ＹＭＣＫの各ステーションの現像駆動モータ２１１には、各ステーションの感光体ドラム５、現像ローラ８Ｒ、トナー攪拌部材３０５が接続されている。ＣＰＵ２０５が信号を出力し、現像駆動モータ２１１を回転させることで、感光体ドラム５、現像ローラ８Ｒ、トナー攪拌部材３０５へ駆動力が供給される。
【００３０】
また、トナー消費量推定部２０８は、コントローラ部２０１から送信された画素信号を入力とし、トナーの消費量を画像形成ステーション毎に推定する。トナー残量検知部２０７は、図３に示した発光部３００及び受光部３０２を操作することで各カートリッジのトナー収容部３０１内のトナー残量を測定する。カートリッジＮＶＲＡＭ制御部２０６は、図３に示したカートリッジに備えられたＮＶＲＡＭ読み書き部３０６と接続され、不揮発メモリ読み取り部３０６を介して、カートリッジＮＶＲＡＭ３０７に対して読み書きを行うことができる。
【００３１】
（トナー消費量推定部）
画像形成動作時のトナー消費量（現像剤消費量）を随時推測するトナー消費量推定部（算出装置）２０８について以下に説明する。
一般にトナーの消費量は、画像形成動作によりシートに形成される画像の画像情報として、出力画像の画素情報（画素信号数（ピクセルカウント数））に比例して大きくなっていくので、以下の計算式を適用しトナー消費量Ｗの推測を行う。
Ｗ＝ＰＣ×Ｗｄｏｔ・・・式（１）
【００３２】
ここで、トナー消費量Ｗは、新品カートリッジのトナー残量が１００％とした場合のトナー消費量を表し、単位は％である。ＰＣは、感光体ドラム表面を露光するために画素信号がＯＮである回数を数えたピクセルカウント値であり、単位はｐｉｘｅｌである。Ｗｄｏｔは、１ピクセルあたりのトナー消費量であり単位は、％／ｐｉｘｅｌである。また、Ｗｄｏｔは、カートリッジのトナー容量によって決まる値である。
【００３３】
図４（ｃ）は、本実施例におけるトナー消費量推定部２０８のシステム構成のブロック図である。
トナー消費量推定部２０８は、図４（ｃ）に示すように、画素信号入力部２１５、画素信号カウンタ２１６、推定消費量換算部２１７、消費量データ出力部２１８を備える。
ホストコンピュータ２００から送られてくる画像データは、コントローラ部２０１で展開され、出力画像の画素信号に変換される。変換された画素信号は、エンジン制御部２０３のビデオインタフェース部２０４を介して画素信号入力部２１５に入力され、画素信号カウンタ２１６でカウントしやすいように電圧Ｌｏｗ／Ｈｉｇｈのアナログ信号から１／０のディジタル信号に成形される。
【００３４】
画素信号カウンタ２１６は、画素信号入力部２１５で成形された１ページのプリント動作毎の画素信号をカウントし、上記のＰＣ値を１ページのプリント動作毎に出力する。出力されたＰＣ値は推定消費量換算部２１７に送られ、上記式（１）により、トナー消費量Ｗが算出される。算出されたトナー消費量Ｗは、消費量データ出力部２１８を介してＣＰＵ２０５に出力される。
ＣＰＵ２０５は、上述したトナー残量検知部２０７で求められたトナー残量Ａに対してトナー消費量Ｗを減算していくことで、推定のトナー残量を逐次求めていく。
【００３５】
また、ＣＰＵ２０５は、消費量データ出力部２１８から受け取ったトナー消費量Ｗを、ＣＰＵ２０５内のＲＡＭ２２０に記憶している累積トナー消費量Ｗｉｎｔに加算し、現在のカートリッジのトナー総消費量（現在の累積トナー消費量Ｗｉｎｔ）を求める。
ＣＰＵ２０５は、カートリッジＮＶＲＡＭ制御部２０６に累積トナー消費量Ｗｉｎｔの書き込みを要求し、カートリッジＮＶＲＡＭ制御部２０６は、カートリッジに備えられたカートリッジＮＶＲＡＭ３０７に累積トナー消費量Ｗｉｎｔを記憶させる。
【００３６】
これは、画像形成装置からカートリッジを着脱可能なためであり、ＣＰＵ２０５は、カートリッジが取り変わったことを検知した場合、次のような動作を行う。すなわち、ＣＰＵ２０５内のＲＡＭ２２０の累積トナー消費量Ｗｉｎｔを、カートリッジＮＶＲＡＭ制御部２０６を介してカートリッジに備えられたカートリッジＮＶＲＡＭ３０７に記憶されている累積トナー消費量Ｗｉｎｔで上書きする。
これにより、カートリッジとプリンタの組み合わせが変わった場合でも、正常に累積トナー消費量Ｗｉｎｔを求めることが可能になる。
【００３７】
ＣＰＵ２０５は、ある時点における推定のトナー残量を、次のようにして求めることもできる。
それには、ある時点に対して最後にトナー残量検知部２０７で求めたトナー残量Ａと、トナー残量Ａを求めた時点での累積トナー消費量Ｗｉｎｔを記憶した値である基準トナー消費量Ｗｂと、ある時点における累積トナー消費量Ｗｉｎｔの３つを用いる。そして、これらを用いて、ある時点における推定のトナー残量を次の式、
（推定のトナー残量）＝Ａ−（Ｗｉｎｔ−Ｗｂ）
により逐次求めることができる。
【００３８】
（トナー残量検知実行判断処理）
次に、本実施例の画像形成装置における、トナー残量検出実行間隔算出処理と、トナー残量検出実行間隔算出結果を用いて行うトナー残量検知実行判断処理について図５を用いて説明する。
図５は、ＣＰＵ２０５により実行されるトナー残量検知実行判断処理について示す図である。ここでは説明を簡単にするため、１つのカートリッジについてのトナー残量検知実行判断処理についてのみ説明している。本実施例の構成のように複数のカートリッジが設けられている場合のトナー残量検知実行判断処理については、後述するトナー残量検知併行判断処理で説明をする。
【００３９】
ＣＰＵ２０５は、プリント動作を行い、累積トナー消費量Ｗｉｎｔが更新される度に、図５に示すトナー残量検知実行判断処理を実行する。
ＣＰＵ２０５は、前回トナー残量検知実行時に求められているトナー残量検知実行閾値Ｗｔｈと、前回トナー残量検知実行時の時点の累積トナー消費量である基準トナー消費量Ｗｂと現在の累積トナー消費量Ｗｉｎｔの差を比較する。そして、基準トナー消費量Ｗｂと累積トナー消費量Ｗｉｎｔの差が、トナー残量検知実行閾値Ｗｔｈ以上になった場合（予め設定された条件を満たした場合に相当）、トナー残量検知が必要と判断し、トナー残量検知の実行を開始する（Ｓ５０１）。前記の値（検知結果）がトナー残量検知実行閾値Ｗｔｈ未満の場合、トナー残量検知の実行をせず、トナー残量検知実行判断処理を終了する（Ｓ５０１）。
【００４０】
ＣＰＵ２０５は、トナー残量検知が必要と判断した場合、トナー残量検知を実行するためにプリント動作を中断し、現像駆動モータ２１１をトナー残量検知実行用の速度で駆動させる（Ｓ５０２）。ＣＰＵ２０５は、現像駆動モータ２１１を駆動することでトナー攪拌部材３０５を回転させると、トナー残量検知部２０７に、トナー残量検知の実行を要求する。トナー残量検知部２０７は、前述したトナー残量検知の処理によってトナー残量Ａの算出し、トナー残量ＡをＣＰＵ２０５に送る（Ｓ５０３）。
【００４１】
ＣＰＵ２０５は、トナー残量検知部２０７からトナー残量Ａを受信すると、式（２）を
用いてトナー残量検知実行閾値Ｗｔｈを求める（設定する）（Ｓ５０４）。ＣＰＵ２０５は、基準トナー消費量Ｗｂを現在の累積トナー消費量Ｗｉｎｔで更新する（Ｓ５０５）。ＣＰＵ２０５は、トナー残量検知の処理が完了すると、Ｓ５０２で変更した現像駆動モータ２１１の駆動速度を通常のプリント動作用の速度に戻し、プリント動作を再開し、トナー残量検知実行判断処理を完了する（Ｓ５０６）。
【００４２】
ここで、トナー残量検知実行閾値Ｗｔｈは予め設定された条件に相当するものであり、本実施例では、トナー残量検出実行間隔算出処理によって求めている。本実施例でトナー残量検知実行閾値Ｗｔｈは、トナー残量検知部２０７によって測定したトナー残量Ａによって式（２）に示す閾値関数Ｆｔｈで決まる値とする。
Ｗｔｈ＝Ｆｔｈ（Ａ）＝Ｍａｘ（３％，０．２５×Ａ）・・・（２）
ここで、関数Ｍａｘ（ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｎ）は、パラメータｐｉ（ｉ＝１〜ｎ）の中で最大の値を求める関数である。
【００４３】
トナー残量Ａとトナー残量検知実行閾値Ｗｔｈの関係を図６に示す。
図６に示すように、トナー残量検知実行閾値Ｗｔｈは、トナー残量が多い場合は、トナー残量検知の実行間隔が長くなり、トナー残量が少ない場合は実行間隔が短くなるように設定されている。これは、トナー残量が多い時は、精度良くトナー残量を検知する必要がなく、トナー残量が少ない時は、トナーが空になるタイミングを正確に把握しユーザに通知するため、精度良くトナー残量を検知する必要があるためである。
また、トナー残量検知実行閾値Ｗｔｈを下限３％で張り付けている理由は、カートリッジの寿命末期でトナー残量検知の実行が頻繁に発生することにより、ダウンタイムが増加することを防ぐためである。
【００４４】
次に、上述したトナー残量検知実行判断処理によって、１つのカートリッジでトナー残量検知が実行される過程を、図７を用いて説明する。図７中で、破線は、トナー消費量推定部２０８によって求めたトナー残量の推測値を表し、実線は、実際のトナー収容部３０１内のトナー残量を表している。
【００４５】
カートリッジは初期状態である時点０で、トナー残量が１００％の新品状態であるとする。この時、トナー残量Ａは１００％、トナー残量検知実行閾値Ｗｔｈは０．２５×１００＝２５％、基準トナー消費量Ｗｂは０％、累積トナー消費量Ｗｉｎｔは０％である。
ＣＰＵ２０５は時間経過とともに画像形成動作を繰り返し、その都度ＣＰＵ２０５はトナー消費量推定部２０８から出力されるトナー消費量Ｗを受け取る。ＣＰＵ２０５は、現在のトナー残量Ａから逐次（随時）、トナー消費量Ｗを減算することで、推定のトナー残量（破線）を求めていく。トナー消費量Ｗは推定値であるため、推定のトナー残量（破線）と実際のトナー残量（実線）の間には少しずつずれが生じる。
【００４６】
ＣＰＵ２０５は、時点１で実行したトナー残量検知実行判断処理で、基準トナー消費量Ｗｂ（＝０％）と累積トナー消費量Ｗｉｎｔ（＝２５％）の差が、トナー残量検知実行閾値Ｗｔｈ（＝２５％）以上であることを検知する。ＣＰＵ２０５は、トナー残量検知実行判断処理によってトナー残量検知を実行し、トナー残量検知部２０７から実際のトナー残量Ａ＝６０％を取得する。
【００４７】
ＣＰＵ２０５は、トナー残量検知実行判断処理によって、トナー残量検知実行閾値ＷｔｈをＦｔｈ（６０％）＝１５％と求め、基準トナー消費量Ｗｂを現在の累積トナー消費量Ｗｉｎｔの値（＝２５％）で更新する。以降、ＣＰＵ２０５は、この処理繰り返し、時点２で推測のトナー残量（Ａ−（Ｗｉｎｔ−Ｗｂ））が４５％（累積トナー消費量Ｗｉｎｔは４０％）に達した時点で、トナー残量検知を実行し、実際のトナー残量Ａ＝５０％を取得する。
【００４８】
以上のように、本実施例におけるトナー残量検知実行間隔算出処理とトナー残量検知実行判断処理を用いることで、トナー残量の推測値と実測値が大きく乖離する前にトナー残量検知を実行し、より正確なトナー残量を取得することができる。
【００４９】
（トナー残量検知併行判断処理）
次に、本実施例の特徴である複数カートリッジがある場合の現像剤残量検出併行判断手段としてのトナー残量検知併行判断処理について図１を用いて説明する。
ここで、トナー残量検知併行判断処理の概要について説明する。まず、カートリッジ毎のトナー残量の推測結果から、次にトナー残量検知の実行が必要になるまでのカートリッジ毎の間隔（タイミング）を推測する。その結果を用いて、あるカートリッジのトナー残量検知実行の際に他のカートリッジも併行してトナー残量検知を実行すべきかを判断する。実行が必要と判断されたカートリッジのみトナー残量検知を実行するものである。以下、トナー残量検知併行判断処理について詳細に説明する。
【００５０】
ＣＰＵ２０５は、プリント動作を行い累積トナー消費量Ｗｉｎｔが更新される度に、図１に示すトナー残量検知併行判断処理を実行する。なお、以降の説明では、カートリッジ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２ＫをそれぞれカートリッジＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４と表記し、いずれかのカートリッジを表す場合、Ｃｉと表記する。
ＣＰＵ２０５は、Ｃ１〜Ｃ４の各カートリッジについてトナー残量検知を実行するか否かを表す実行要求情報Ｒ１〜Ｒ４をＲＡＭ２２０に備える。実行要求情報Ｒ１〜Ｒ４には、トナー残量検知を実行する場合１を、実行しない場合に０が格納されている。なお、実行要求情報Ｒ１〜Ｒ４においても、いずれかの実行要求情報を表す場合、Ｒｉと表記する。
【００５１】
ＣＰＵ２０５は、トナー残量検知実行判断を全てのカートリッジＣｉに対して行う（Ｓ１０１）。ＣＰＵ２０５は、Ｓ１０１でカートリッジＣｉについてトナー残量検知を実行する必要がある（予め設定された条件を満たした）と判断した場合、実行要求情報Ｒｉを１にし（Ｓ１０３）、必要がないと判断した場合、実行要求情報Ｒｉを０にする（Ｓ１０２）。
【００５２】
ＣＰＵ２０５は、実行要求情報Ｒ１〜Ｒ４の中に１が１つもない場合、今回はトナー残量検知を実行する必要があるカートリッジはないと判断し、トナー残量検知併行判断処理を終了する（Ｓ１０４）。
ＣＰＵ２０５は、トナー残量検知の実行が必要であると判断した場合、全てのカートリッジについて現像剤残量変化量推測手段としてのトナー消費量傾きαの算出を以下の式（３）で行う（Ｓ１０５）。
α＝Ｗｉｎｔ÷Ｎｐ・・・（３）
【００５３】
ここで、Ｗｉｎｔは、トナー消費量推定部２０８で求められる現在の累積トナー消費量Ｗｉｎｔである。Ｎｐは、カートリッジ２２の累積トナー消費量Ｗｉｎｔのカウントを開始してから現在までの間に印字した総プリント枚数である。総プリント枚数Ｎｐは、画像形成装置が画像形成動作を行う度に１加算されるものとし、カートリッジに備えられたカートリッジＮＶＲＡＭ３０７に記憶されているものとする。また、トナー消費量傾きαは、カートリッジ毎にそれぞれ求めるため、あるカートリッジＣｉのトナー消費量傾きαをαＣｉと表す。
なお、総プリント枚数Ｎｐは、画像形成動作を行う対象の記録材のサイズに応じて加算する値を変えても良いし、またカートリッジに備えられたカートリッジＮＶＲＡＭ３０７に記憶する代わりに、ＣＰＵ２０５が有するＲＡＭなど他の記憶手段に記憶しても良い。
【００５４】
次に、ＣＰＵ２０５は、実行要求情報Ｒｉが１であるカートリッジＣｉについて、今トナー残量検知を実行してから、次に再びカートリッジＣｉのトナー残量検知の実行が必要になるまでの間隔である次回トナー残量検知実行間隔ＩｘＣｉを求める（Ｓ１０６）。次回トナー残量検知実行間隔ＩｘＣｉを求める式を、以下の式（４）に示す。
ＩｘＣｉ＝Ｆｔｈ（ＡＣｉ−（ＷｉｎｔＣｉ−ＷｂＣｉ））／αＣｉ・・・（４）
【００５５】
ここで、次回トナー残量検知実行間隔ＩｘＣｉは、あるカートリッジ（条件満足ユニット）Ｃｉについて現在の推測のトナー残量を実際のトナー残量であると仮定して求めた、次にトナー残量検知の実行が必要になるまでの予想プリント枚数である。この予想プリント枚数がプリントされたタイミング（時点）は、次に予め設定された条件を満たしたと予測されるタイミングに相当する。ＣＰＵ２０５は、この予想プリント枚数がプリントされたタイミングで、次にトナー残量検知の実行が必要になると予想（予測）する。ＡＣｉ、ＷｉｎｔＣｉ、ＷｂＣｉは、それぞれカートリッジＣｉのトナー残量Ａ、累積トナー消費量Ｗｉｎｔ、基準トナー消費量Ｗｂである。
式（４）では、（トナー残量ＡＣｉ−累積トナー消費量ＷｉｎｔＣｉ＋基準トナー消費量ＷｂＣｉ）で求めたカートリッジＣｉの推測のトナー残量を用いて、式（２）に示した閾値関数Ｆｔｈによって推測の次回トナー残量検知実行閾値を求めている。
【００５６】
ＣＰＵ２０５は、Ｓ１０６で求めた次回トナー残量検知実行間隔ＩｘＣｉの内で最小の値のものを、次回トナー残量検知最小実行間隔Ｉｍとする（Ｓ１０７）。ここで、次回トナー残量検知最小実行間隔Ｉｍは、画像形成装置全体として今回トナー残量検知を実行してから、次回トナー残量検知を実行するまでの間の予想プリント枚数に相当する。
【００５７】
次にＣＰＵ２０５は、実行要求情報Ｒｉが０であるカートリッジ（条件不満足ユニット）Ｃｉについて、現時点からカートリッジＣｉのトナー残量検知の実行が必要になるまでの間隔であるトナー残量検知実行間隔ＩｙＣｉを、以下の式（５）で求める（Ｓ１０８）。
ＩｙＣｉ＝（ＷｔｈＣｉ−（ＷｉｎｔＣｉ−ＷｂＣｉ））／αＣｉ・・・（５）
【００５８】
ここで、トナー残量検知実行間隔ＩｙＣｉは、現時点でトナー残量検知の実行が不要なカートリッジＣｉが、今後トナー消費量傾きαＣｉでトナーを消費していった場合に、トナー残量検知の実行が必要になるまでの予想プリント枚数である。ＷｔｈＣｉは、前回カートリッジＣｉのトナー残量検知実行時に求めたトナー残量検知実行閾値Ｗｔｈである。
【００５９】
ＣＰＵ２０５は、実行要求情報Ｒｉが０であるトナー残量検知の実行が不要なカートリッジＣｉついて、以下の条件式（６）を用いて、今回のトナー残量検知と同時に実行する（併行する）か否かを判断する（Ｓ１０９）。条件式（６）を満たしたカートリッジＣｉは、実行要求情報Ｒｉを１に変更することで、トナー残量検知の実行が必要であるとする（Ｓ１１０）。
ＩｙＣｉ≦Ｉｍ×Ｚ・・・（６）
ＣＰＵ２０５は、条件式（６）によって、実行要求情報Ｒｉが０のカートリッジＣｉについて、次回以降のトナー残量検知実行タイミングでトナー残量検知を実行しても、式（２）の閾値関数Ｆｔｈで求めたトナー残量検知の実行間隔を満たすか否かを判断している。
【００６０】
また、条件式（６）の係数Ｚは、トナー消費量推定部２０８の出力から求められる推測のトナー残量の誤差によって、トナー残量検知の実行回数が増えるのを防止するための誤差補正係数であり、１以上の値である。これは、次回トナー残量検知最小実行間隔Ｉｍの算出に、推測のトナー残量を用いるためである。
【００６１】
推測のトナー残量が、実際のトナー残量よりも少なく見積もられていた場合、次回トナー残量検知最小実行間隔Ｉｍは、実際のトナー残量検知の実行間隔よりも短く計算される。そのため、短めの次回トナー残量検知最小実行間隔Ｉｍで併行判断を行うと、本来今回のトナー残量検知に併行してトナー残量検知を実行すべきであったカートリッジＣｉのトナー残量検知が実行されない可能性がある。
【００６２】
そのようなカートリッジＣｉが存在した場合、今回トナー残量検知を実行するカートリッジが次にトナー残量検知の実行が必要になるタイミングよりも早いタイミングでトナー残量検知を実行する必要がでてくる。これによって、最もトナー残量検知を実行する間隔が短いカートリッジの実行タイミング以外にも、トナー残量検知の実行タイミングが生じることになり、画像形成装置がトナー残量検知を実行するためにプリント動作を停止させる回数が増加してしまう。
【００６３】
以上の理由より、誤差補正係数Ｚを１以上の値に設定し、推測のトナー残量が小さめに見積もられていた場合に備えて、次回トナー残量検知最小実行間隔Ｉｍを長めに補正にすることによって、ダウンタイムの増加を防止している。なお、本実施例ではトナー消費量推定部２０８の推定精度が十分良いものとしＺ＝１とした。
【００６４】
以上の処理によって、トナー残量検知を実行すべきカートリッジの判断が完了すると、ＣＰＵ２０５は、実行要求情報Ｒｉが１である全てのカートリッジＣｉについて、トナー残量検知を同時に実行するためにトナー残量検知同時実行処理を開始する（Ｓ１１１）。
ＣＰＵ２０５は、トナー残量検知を実行するためにプリント動作を中断する（Ｓ１５１）。そして、実行要求情報Ｒｉが１のカートリッジＣｉのトナー攪拌部材３０５を回転させる現像駆動モータ２１１をトナー残量検知実行用の速度で駆動させ、それ以外の現像駆動モータ２１１を停止させる（Ｓ１５２、Ｓ１５３、Ｓ１５４）。
【００６５】
ＣＰＵ２０５は、トナー攪拌部材３０５を回転させると、トナー残量検知部２０７に、実行要求情報Ｒｉが１であるカートリッジＣｉのトナー残量検知の実行を要求する（Ｓ１５５）。トナー残量検知部２０７は、前述したトナー残量検知の処理によってトナー残量Ａの算出し、実行要求情報Ｒｉが１であるカートリッジＣｉについてトナー残量ＡＣｉをＣＰＵ２０５に送る（Ｓ１５５）。
【００６６】
ＣＰＵ２０５は、トナー残量検知部２０７からトナー残量ＡＣｉを受信すると、実行要求情報Ｒｉが１であるカートリッジＣｉについて、式（２）を用いてトナー残量検知実行閾値ＷｔｈＣｉを求める（Ｓ１５６、Ｓ１５７）。そして、基準トナー消費量ＷｂＣｉを現在の累積トナー消費量ＷｉｎｔＣｉで更新する（Ｓ１５８）。
実行要求情報Ｒｉが０であるカートリッジＣｉについては何もしない（Ｓ１５６）。
【００６７】
トナー残量検知の処理が完了すると、ＣＰＵ２０５は、Ｓ１５２、Ｓ１５３、Ｓ１５４で変更または停止した現像駆動モータ２１１の駆動速度を通常のプリント動作用の速度に設定する（Ｓ１５９）。最後に、ＣＰＵ２０５は、プリント動作を再開し（Ｓ１６０）、トナー残量検知同時実行処理およびトナー残量検知併行判断処理を完了する。
【００６８】
（トナー残量検知併行判断処理の動作例）
次に、上記トナー残量検知併行判断処理によって、トナー残量検知実行によるダウンタイムの増加とカートリッジの短命化が解決される様子を、図８を用いて説明する。図８は、各カートリッジのトナー残量の変化と、トナー残量検知併行判断処理によってトナー残量検知が実行される様子を説明するための図である。なお、以降の説明を簡単にするために、図８では、Ｃ１とＣ２の２つのカートリッジについてのみトナー残量を図示し、トナー消費量推定部２０８の出力を用いて求められる推定のトナー残量と実際のトナー残量の
間に誤差はなく等しいとした。
【００６９】
図８において、時点０でカートリッジＣ１は、（推測のトナー残量）＝（実際のトナー残量）＝１００％の新品状態であり、ＡＣ１＝１００％、ＷｔｈＣ１＝２５％、ＮｐＣ１＝０枚、ＷｉｎｔＣ１＝０％、ＷｂＣ１＝０％であるとする。また、カートリッジＣ２は、（推測のトナー残量）＝（実際のトナー残量）＝３０％とし、ＡＣ２＝３０％、ＷｔｈＣ２＝７．５％、ＮｐＣ２＝０枚、ＷｉｎｔＣ２＝０％、ＷｂＣ２＝０％であるとする。
【００７０】
ＣＰＵ２０５がプリント動作を繰り返すと、カートリッジＣ１、Ｃ２においてＷｉｎｔとＮｐが増加していく。図８（ａ）に示す時点１では、カートリッジＣ２がトナー残量検知併行判断処理Ｓ１０１の条件を満たしているため、ＣＰＵ２０５は実行要求情報Ｒ２＝１に設定する。このとき、カートリッジＣ１は、Ｓ１０１の条件を満たさないため、実行要求情報Ｒ１＝０に設定される。ＣＰＵ２０５は、カートリッジＣ１、Ｃ２のそれぞれに対して、トナー消費量変化量αＣｉ（図８中のグラフの傾きに相当）を求める。図８に示すカートリッジＣ１、Ｃ２のトナー消費量変化量αは、以降の計算を簡略化するためそれぞれ、αＣ１＝５、αＣ２＝３と求められたものとする。
【００７１】
ＣＰＵ２０５は、カートリッジＣ２について、次回トナー残量検知最小実行間隔Ｉｍを求める。時点１でカートリッジＣ２は、ＷｉｎｔＣ２＝ＷｔｈＣ２＝７．５％であるため、Ｉｍ＝ＩｘＣ２＝０．２５×（３０％−（７．５％−０％））／３＝１．８７と求められる。
次に、ＣＰＵ２０５は、カートリッジＣ１について、トナー残量検知実行間隔ＩｙＣ１を求める。時点１でのカートリッジＣ１のＷｉｎｔは、カートリッジＣ２のトナー消費量の５／３倍の１２．５％であるため、ＩｙＣ１＝（２５％−（１２．５％−０％））／５＝２．５と求められる。
【００７２】
ＣＰＵ２０５は、求めたＩｍとＩｙＣ１を条件式（６）で比較し、ＩｙＣ１（＝２．５）≦Ｉｍ（＝１．８７）が満たされないと判断し、カートリッジＣ１についてトナー残量検知を併行しないと判断（決定）する（Ｒ１＝０のまま）。ＣＰＵ２０５は、カートリッジＣ２の現像駆動モータ２２１Ｍのみ低速で駆動した状態で、トナー残量検知部２０７に対してカートリッジＣ２のトナー残量検知の実行を要求する。
トナー残量検知の結果、ＣＰＵ２０５は、カートリッジＣ２の実際のトナー残量２２．５％を取得する。ＣＰＵ２０５は、ＡＣ２＝２２．５％、ＷｔｈＣ２＝５．６％、ＷｂＣ２＝７．５％に値をそれぞれ更新する。
【００７３】
その後、プリント動作が再開され、しばらくすると図８（ｂ）に示した時点２でカートリッジＣ２がトナー残量検知併行判断処理Ｓ１０１の条件を満たし、ＣＰＵ２０５は実行要求情報をＲ１＝０、Ｒ２＝１にそれぞれ設定する。ＣＰＵ２０５は、時点１と同様の処理を行うことでＩｍ＝（０．２５×（２２．５％−５．６％））／３＝１．４、ＩｙＣ１＝（２５％−（２１．８％−０％））／５＝０．６４をそれぞれ求める。
ＣＰＵ２０５は、ＩｍとＩｙＣ１を条件式（６）で比較し、ＩｙＣ１（＝０．６４）≦Ｉｍ（＝１．４）より条件を満たしていると判断し、カートリッジＣ１の実行要求情報Ｒ１を１に変更する。
【００７４】
ＣＰＵ２０５は、カートリッジＣ１、Ｃ２の現像駆動モータ２２１Ｙ、２２１Ｍを低速で駆動した状態で、トナー残量検知部２０７に対して、カートリッジＣ１、Ｃ２のトナー残量検知の実行を要求する。
トナー残量検知の結果、ＣＰＵ２０５は、実際のトナー残量を、カートリッジＣ１は７８．２％、カートリッジＣ２は１６．９％とそれぞれ取得する。そしてＣＰＵ２０５は、カートリッジＣ１はＡＣ１＝７８．２％、ＷｔｈＣ１＝１９．６％、ＷｂＣ１＝２１．８
％、カートリッジＣ２はＡＣ２＝１６．９％、ＷｔｈＣ２＝４．２％、ＷｂＣ２＝１３．１％に値をそれぞれ更新する。
【００７５】
同様に、図８（ｃ）の時点３で、カートリッジＣ２がトナー残量検知併行判断処理Ｓ１０１の条件を満たすと、ＣＰＵ２０５は実行要求情報をＲ１＝０、Ｒ２＝１にそれぞれ設定する。ＣＰＵ２０５は、Ｉｍ＝０．２５×（１６．９％−４．２％）／３＝１．１、ＩｙＣ１＝（１９．６％−（２８．８％−２１．８％））／５＝２．５をそれぞれ求める。
そしてＣＰＵ２０５は、条件式（６）により、カートリッジＣ１は、ＩｙＣ１（＝２．５）≦Ｉｍ（＝１．１）で条件を満たさず、トナー残量検知を併行しない（Ｒ１＝０のまま）と判断し、時点３ではカートリッジＣ２のみトナー残量検知を実行する。
【００７６】
ここで、図８（ｂ）中星印で示したカートリッジＣ１のトナー残量検知実行の推測タイミングに着目して説明する。
図８（ｂ）に示す時点２では、トナー残量検知併行判断処理Ｓ１０９によって、ＩｍとＩｙＣ１が条件式（６）で比較され、ＩｙＣ１≦Ｉｍより条件を満たしていると判断される。これにより、カートリッジＣ１のトナー残量検知実行タイミングは、星印で示した推測タイミングよりも前にある他のカートリッジのトナー残量検知実行タイミングの内、最もタイミングが近いトナー残量検知のタイミングに繰り上げられる。
【００７７】
このように、トナー残量検知併行判断処理では、トナー残量検知実行タイミングが近い他のカートリッジのトナー残量検知実行タイミングと同時にトナー残量検知を実行するように制御している。このことで、画像形成装置全体としてのトナー残量検知の実行回数を減らし、かつ本来トナー残量検知の実行が必要なタイミングでのみトナー残量検知を実行することが可能となる。これにより、十分な精度を満たす間隔でトナー残量検知を実行することを実現している。
【００７８】
以上説明したように本実施例では、トナー残量検知併行判断処理により、複数のカートリッジのトナー残量検知を同時に実行するか否かを判断し、トナー残量検知実行タイミングが近いカートリッジは同時にトナー残量検知を実行するように制御している。すなわち、いずれかのカートリッジでトナー残量検知を実行するタイミングで、他のカートリッジのトナー残量を併行して検知するか否かを、次にトナー残量検知を実行するまでのタイミングを予測して判断している。
これにより、トナー残量検知実行回数を最低限にし、かつカートリッジ毎のトナー残量検知（不要なトナー残量検知）の実行回数も減らし、トナー残量検知実行によるダウンタイムの発生とカートリッジの短命化の両方を抑えることが可能になる。
【００７９】
ここで、本実施例においては、トナー残量検知併行判断処理において、トナー残量検知実行判断を、トナーの残量に基づいて行うものであったが、これに限るものではなく、トナーの消費量が予測できるものに基づいて行われるものであればよい。例えば、プリント枚数に基づいて、トナー残量検知実行判断が行われるものであってもよい。この場合には、プリント枚数が予め設定された枚数となった場合に（図１のＳ１０１でＹｅｓに相当）、トナー残量検知が必要と判断して、実行要求情報Ｒｉを１にするようにする（図１のＳ１０３に相当）。
予め設定された枚数としては、例えば、式（３）から求められるトナー消費量傾きαとトナー残量から、求めることができる。そして、現時点で実行要求情報Ｒｉが０のカートリッジがその後にトナー残量検知の実行が必要になるまでの予想プリント枚数と、実行要求情報Ｒｉが１のカートリッジが次にトナー残量検知の実行が必要になるまでの予想プリント枚数とを比較する。前者の予想プリント枚数が、後者のプリント枚数以下となる場合には、前者のカートリッジの実行要求情報Ｒｉを１にする。
このように、前者のカートリッジがその後に予め設定された条件を満たしたと予測され
るタイミング（時点）が、次のような場合に前者のカートリッジの実行要求情報Ｒｉを１にする。すなわち、そのタイミングが、後者のカートリッジが次に予め設定された条件を満たすと予測されるタイミングと同じかそれよりも前となる場合には、前者のカートリッジの実行要求情報Ｒｉを１にする。このようにして、トナー残量検知併行判断処理を行ってもよい。
【００８０】
また、トナー残量検知手段の検知方式は、上述の光学検知方式に限るものではない。すなわち、トナー残量検知の実行によってダウンタイムとカートリッジの寿命に影響を及ぼすようなトナー残量検知手段が画像形成装置に設けられている場合であれば、本発明を好適に適用することができる。また、トナー残量推定手段についても、上述したピクセルカウントによる方法に限るものではない。すなわち、印字された記録材の枚数や面積による方法等のトナー残量が推定可能な手段であればよい。
【実施例２】
【００８１】
以下に、実施例２について説明する。
（画像形成装置の構成）
上述した実施例１では、トナー残量検知をカートリッジ毎に独立して実行可能な構成における、トナー残量検知併行判断処理の方法について説明した。しかしながら、装置の構成上の制約によって、トナー残量検知を独立して実行できないカートリッジの組み合わせを持つ画像形成装置が考えられる。本実施例では、このような装置にトナー残量検知併行判断処理を適用した場合について説明する。
【００８２】
図９は、本実施例における画像形成装置のエンジン制御部のブロック図を示す。
装置の低コスト化への要求を実現するために本実施例の画像形成装置では、Ｙトナー、Ｍトナー、Ｃトナーを格納したカートリッジ２２の感光体ドラム５と、現像ローラ８Ｒと、トナー攪拌部材３０５とを駆動する現像駆動モータ２１１が１つに共通化されている。ここで、トナー攪拌部材３０５は少なくとも現像剤残量検知の実行時に駆動される被駆動部材に相当する。本実施例において、実施例１と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８３】
本実施例では、カートリッジ２２Ｙでトナー残量検知を実行するためにトナー攪拌部材３０５Ｙを回転させると、同時にカートリッジ２２Ｍ及びカートリッジ２２Ｃのトナー攪拌部材３０５Ｍ、３０５Ｃも連動して同時に回転し始める。このため、カートリッジ２２Ｙでトナー残量検知を実行し、カートリッジ２２Ｍ、２２Ｃのトナー残量検知を実行しなかった場合でも、カートリッジ２２Ｍ、２２Ｃのトナー攪拌部材３０５が回転しまうため、格納されているトナーの劣化が進んでしまう。
同様に、カートリッジ２２Ｙのトナー攪拌部材３０５Ｙを回転させると、カートリッジ２２Ｍ、２２Ｃの現像ローラ８ＭＲ、８ＣＲも回転するため、現像ローラ８Ｒと感光体ドラム５が当接状態で駆動されることで感光体ドラム５Ｍ、５Ｃ表面の消耗が進んでしまう。
【００８４】
そのため、カートリッジ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃのいずれかについてトナー残量検知を実行した場合、他のカートリッジについてトナー残量検知を実行するか否かに関わらずカートリッジの耐久寿命は短くなる。このため、必ずカートリッジ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃのトナー残量検知は併行し、トナー残量を検知させる方法が良いと言える。
カートリッジ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃは、必ず同時にトナー残量検知を実行するため、本実施例ではこれら３つのカートリッジを非独立なカートリッジ（非独立カートリッジ）と呼ぶこととする。ここで非独立カートリッジは、複数の画像形成ユニットのうちの幾つかの画像形成ユニットに相当する。
【００８５】
（本実施例におけるトナー残量検知併行判断）
次に、本実施例におけるトナー残量検知併行判断処理について図１０を用いて説明する。実施例１におけるトナー残量検知併行判断処理と異なる点は、実行要求情報Ｒｉを求めた後に非独立カートリッジ実行要求修正処理（Ｓ１００１、Ｓ１００２）を実行する点である。それ以外の処理に関しては、実施例１と同様であるため説明を省略する。
【００８６】
ＣＰＵ２０５は、Ｓ１０１、Ｓ１０２及びＳ１０３の処理で求めた実行要求情報Ｒｉが１であるカートリッジが１つでもあった場合、非独立カートリッジ実行要求修正処理（Ｓ１００１）を実行する。これによって、実行要求情報Ｒｉが１であるカートリッジＣｉに対して非独立となるカートリッジＣｊの実行要求情報Ｒｊも１に変更する（Ｓ１００３、Ｓ１００４、Ｓ１００５）。
また、ＣＰＵ２０５は、Ｓ１１０において、カートリッジＣｉの実行要求情報Ｒｉが０から１に変更された場合、同様に非独立カートリッジ実行要求修正処理を実行する。このことによって、実行要求情報Ｒｉが０から１に変更されたカートリッジＣｉに対して非独立となるカートリッジＣｊの実行要求情報Ｒｊも１に変更させる（Ｓ１００２）。
【００８７】
ＣＰＵ２０５は、以上の処理によって非独立なカートリッジ全ての実行要求情報Ｒｉは必ず同じ値に揃えることができ、Ｓ１１１のトナー残量検知同時実行処理において非独立なカートリッジのトナー残量検知を必ず同時に実行させることが可能となる。
これにより、非独立なカートリッジは、最もトナー残量検知実行間隔が短いカートリッジのトナー残量検知実行タイミングに合わせてトナー残量検知を実行させることができる。
【００８８】
以上説明したように、本実施例によれば、現像駆動モータの共通化によって、独立してトナー残量検知を実行できないカートリッジ（非独立カートリッジ）の組み合わせが存在した場合においても、実施例１同様の効果を得ることができる。
本実施例では、非独立カートリッジのうちトナー残量検知実行タイミング（トナー残量検知実行間隔）が最も早いタイミングのカートリッジに揃えてトナー残量検知併行判断処理を行うことができる。これにより、トナー残量検知実行によるダウンタイムの発生とカートリッジの短命化の両方を抑えることが可能になるものである。
【符号の説明】
【００８９】
５…感光体ドラム、８…現像器、２２…カートリッジ、２０５…ＣＰＵ、２０７…トナー残量検知部、３０１…トナー収容部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
前記現像手段で用いられる現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像剤収容部内の現像剤の残量を検知する残量検知手段と、
をそれぞれ有し、画像形成装置本体に対して交換可能に設けられた複数の画像形成ユニットを備えた画像形成装置において、
前記複数の画像形成ユニットのうち予め設定された条件を満たした条件満足ユニットに対して、前記残量検知手段による現像剤残量検知を実行するための実行手段を備え、
前記実行手段は、
前記条件満足ユニットに対して、前記残量検知手段による現像剤残量検知を実行する場合であって、前記複数の画像形成ユニットのうち予め設定された条件を満たしていない条件不満足ユニットのなかで、その後に予め設定された条件を満たすと予測されるタイミングが、前記条件満足ユニットが次に予め設定された条件を満たすと予測されるタイミングと同じかそれよりも前となる条件不満足ユニットが存在する場合、
その条件不満足ユニットに対する現像剤残量検知を前記条件満足ユニットに併行して実行することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
予め設定された条件とは、前記残量検知手段による現像剤残量検知の検知結果から設定される現像剤の残量の閾値であり、
前記残量検知手段による現像剤残量検知の検知結果から、現像剤の残量の閾値を設定する設定手段と、
前記現像剤収容部内の現像剤の残量を随時推測する残量推測手段と、
を備え、
前記残量推測手段により推測された残量が、前記設定手段により設定された閾値に達した場合に、予め設定された条件を満たすこととなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記複数の画像形成ユニットごとに設けられ前記現像手段を構成する被駆動部材であって、少なくとも現像剤残量検知の実行時に駆動される被駆動部材が設けられ、
前記複数の画像形成ユニットのうちの幾つかの画像形成ユニットの被駆動部材が連動するように構成されており、
前記実行手段は、前記幾つかの画像形成ユニットのうち１つの画像形成ユニットに対して現像剤残量検知を実行しようとする場合には、前記幾つかの画像形成ユニットの全てに対して現像剤残量検知を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項１】
像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
前記現像手段で用いられる現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像剤収容部内の現像剤の残量を検知する残量検知手段と、
をそれぞれ有し、画像形成装置本体に対して交換可能に設けられた複数の画像形成ユニットを備えた画像形成装置において、
前記複数の画像形成ユニットのうち予め設定された条件を満たした条件満足ユニットに対して、前記残量検知手段による現像剤残量検知を実行するための実行手段を備え、
前記実行手段は、
前記条件満足ユニットに対して、前記残量検知手段による現像剤残量検知を実行する場合であって、前記複数の画像形成ユニットのうち予め設定された条件を満たしていない条件不満足ユニットのなかで、その後に予め設定された条件を満たすと予測されるタイミングが、前記条件満足ユニットが次に予め設定された条件を満たすと予測されるタイミングと同じかそれよりも前となる条件不満足ユニットが存在する場合、
その条件不満足ユニットに対する現像剤残量検知を前記条件満足ユニットに併行して実行することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
予め設定された条件とは、前記残量検知手段による現像剤残量検知の検知結果から設定される現像剤の残量の閾値であり、
前記残量検知手段による現像剤残量検知の検知結果から、現像剤の残量の閾値を設定する設定手段と、
前記現像剤収容部内の現像剤の残量を随時推測する残量推測手段と、
を備え、
前記残量推測手段により推測された残量が、前記設定手段により設定された閾値に達した場合に、予め設定された条件を満たすこととなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記複数の画像形成ユニットごとに設けられ前記現像手段を構成する被駆動部材であって、少なくとも現像剤残量検知の実行時に駆動される被駆動部材が設けられ、
前記複数の画像形成ユニットのうちの幾つかの画像形成ユニットの被駆動部材が連動するように構成されており、
前記実行手段は、前記幾つかの画像形成ユニットのうち１つの画像形成ユニットに対して現像剤残量検知を実行しようとする場合には、前記幾つかの画像形成ユニットの全てに対して現像剤残量検知を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２２０５７７（Ｐ２０１２−２２０５７７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８３８７１（Ｐ２０１１−８３８７１）
【出願日】平成２３年４月５日（２０１１．４．５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月５日（２０１１．４．５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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