JP4847033B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真印刷装置、複写機、ファクシミリ装置あるいは多機能印刷装置等の画像形成装置に関し、特に現像剤を収容した着脱可能なカートリッジを具備する画像形成装置に関する。

従来、電子写真記録装置等の画像形成装置においては、現像剤としてのトナーをカートリッジの中に収容し、該カートリッジを装置に対して着脱可能にすることにより繰り返しトナーを補給可能にしている。このようなトナーカートリッジを装着する装置においては、トナーカートリッジ内のトナーの残量を検出し、残量が少なくなった場合にトナーカートリッジを交換する必要がある。トナーの残量を検出するために、従来、トナーカートリッジ内に回転可能な攪拌シャフトを設け、攪拌シャフトの回転タイミングを検出することにより、トナーカートリッジ内のトナー量の低下を検出するものがある。このような検出技術を示すものとして、例えば、特開２００３−５０５０５号公報に開示されるものがある。

画像形成装置は、画像を形成するための画像形成ユニットを具備している。画像形成ユニットは感光ドラムとその周囲に配置される帯電部、現像部、クリーニング部等で構成され、感光ドラム上にトナー画像を形成するものであるが、消耗品としての感光ドラムには寿命があり、寿命が来たら画像形成ユニットを交換する必要がある。そのため画像形成ユニットを装置本体に対して着脱可能にしている。なおトナーカートリッジは画像形成ユニットに装着されるようになっている。
特開２００３−５０５０５号公報

しかしながら上記従来の画像形成装置においては、画像形成ユニットが寿命に達して交換する際にトナーカートリッジを取り外すが、このとき画像形成ユニットの中に既にトナーカートリッジからトナーが供給されてしまっている場合には、画像形成ユニットと一緒に残存トナーを廃棄することになり、トナーが無駄になるという問題があった。

上記課題を解決するために、画像を形成する画像形成ユニットに着脱可能なトナーカートリッジからトナーを供給して画像形成を行う画像形成装置において、該トナーカートリッジから画像形成ユニットへのトナーの供給を規制するトナー供給規制手段と、画像形成ユニット内部のトナー量を検出する画像形成ユニット内トナー量検出手段と、前記画像形成ユニットの稼動量を算出する画像形成ユニット稼動量算出手段と、前記画像形成ユニットの画像形成を継続するか否かを設定する動作継続設定手段とを設け、前記画像形成ユニット内トナー量検出手段の検出結果と、前記画像形成ユニット稼動量算出手段の算出結果とに基づいて、前記トナー供給規制手段により前記画像形成ユニット内部のトナー量を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記画像形成ユニット稼動量算出手段の算出結果が該画像形成ユニットの所定稼動量を超えた後、前記トナー供給規制手段により前記トナーカートリッジから前記画像形成ユニットへのトナーの供給を停止させ、前記画像形成ユニット内部のトナー残量が第１の所定量に達すると、前記動作継続設定手段の設定結果が否の場合には画像形成を停止し、前記動作継続設定手段の設定結果が継続の場合には画像形成を継続し、前記画像形成ユニット内部のトナー残量がさらに第２の所定量以下になると画像形成を停止することを特徴とするものである。

上記構成によれば、画像を形成する画像形成ユニットに着脱可能なトナーカートリッジからトナーを供給して画像形成を行う画像形成装置において、該トナーカートリッジから画像形成ユニットへのトナーの供給を規制するトナー供給規制手段と、画像形成ユニット内部のトナー量を検出する画像形成ユニット内トナー量検出手段と、前記画像形成ユニットの稼動量を算出する画像形成ユニット稼動量算出手段と、前記画像形成ユニットの画像形成を継続するか否かを設定する動作継続設定手段とを設け、前記画像形成ユニット内トナー量検出手段の検出結果と、前記画像形成ユニット稼動量算出手段の算出結果とに基づいて、前記トナー供給規制手段により前記画像形成ユニット内部のトナー量を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記画像形成ユニット稼動量算出手段の算出結果が該画像形成ユニットの所定稼動量を超えた後、前記トナー供給規制手段により前記トナーカートリッジから前記画像形成ユニットへのトナーの供給を停止させ、前記画像形成ユニット内部のトナー残量が第１の所定量に達すると、前記動作継続設定手段の設定結果が否の場合には画像形成を停止し、前記動作継続設定手段の設定結果が継続の場合には画像形成を継続し、前記画像形成ユニット内部のトナー残量がさらに第２の所定量以下になると画像形成を停止するようにしたので、画像形成ユニット内のトナーを無駄なく使用することが可能になる。

以下、本発明を実施するための形態を図面に従って説明する。図１は本発明の第１実施の形態による電子写真印刷装置の要部を示す断面図、図２は電子写真印刷装置を示す模式図である。なお以下に説明する実施の形態においては、画像形成装置として電子写真印刷装置を例にして説明する。まず電子写真印刷装置の概略を図２により説明する。

図２において、電子写真印刷装置１の内部には媒体の搬送方向に沿って駆動ローラ２、３に張設した媒体搬送ベルト４が設けてあり、媒体搬送ベルト４に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像を形成する同一な構成を有する画像形成ユニット５〜８と転写ローラ９とが配置してある。また電子写真印刷装置１のカバー１０には、先端部に露光手段としてのＬＥＤヘッドを具備した突起部１１が形成されている。

図１はトナーカートリッジが装着された画像形成ユニットを示す。図１において、トナーカートリッジ１６は画像形成ユニット５（ここではイエローの画像形成ユニット５を例に説明するが、他の画像形成ユニットも構成は同様である。）に対して着脱可能になっている。トナーカートリッジ１６内には現像剤としてのトナーが収容され、また攪拌バー１７が回転可能に設けられている。

トナーカートリッジ１６の下部には、画像形成ユニット５にトナーを供給するための供給口２０が形成されている。この供給口２０に対応して画像形成ユニット５側に取入口２１が形成され、取入口２１の下方に規制手段としてのシャッター２２が移動可能に設けられている。シャッター２２はシャッター駆動部（ソレノイド等で構成される）２３により水平方向に往復移動し、図において左方向に移動することにより取入口２１を開き、右方向に移動することにより取入口２１を閉じる。シャッター駆動部２３を制御することにより画像形成ユニット５に対するトナーの供給を規制する。

シャッター２２の下方にはトナー収容部２４が形成されている。トナー収容部２４にはトナーセンサレバー２５が設けられている。トナーセンサレバー２５は、トナー収容部２４内のトナーの残量を検出するものである。検出の仕組みを説明すると、トナーセンサレバー２５はクランク形状に形成され、回転自在になっており、回転する駆動部に押されて回転するようになっている。したがってトナーの残量が少ない場合は、トナーセンサレバー２５のクランク部は駆動部に押されて上死点に達した後、残留トナーの上面に向かって自重落下する。

クランク部が所定の高さより下に位置する時間は、残量トナーが多い場合は短く、残量トナーが少ない場合は長い。したがって、トナーセンサレバー２５のクランク部の高さによって出力の変化するセンサ２５ａを設けることにより、トナーセナレバー２５が所定の高さより下にある時間と回転周期の比率よりトナー残量を検出することができる。（特開２００４−３０９９９９号公報参照）そしてこの比率に対して２つの閾値を設けることにより、異なる２つのレベルのトナー残量を検出することが可能である。本実施の形態のトナー残量検出では、少なくとも図１に点線で示すトナーフルレベル２６とトナーローレベル２７の２つの残量レベルを検出可能となっている。なお上記閾値は１つにして、それよりも上か下かで判別するようにしてもよい。

トナー収容部２４の下部には攪拌スクリュー２８ａ、２８ｂおよび供給ローラ２９がそれぞれ回転可能に設けられている。攪拌スクリュー２８ａ、２８ｂはトナー収容部２４内のトナーを攪拌する。供給ローラ２９はトナー収容部２４内のトナーを現像ローラ３０へ供給する。

画像形成ユニット５の下方には感光ドラム３１が回転可能に設けられている。感光ドラム３１の周囲には、順に帯電ローラ３２、露光手段としてのＬＥＤヘッド３３、現像ローラ３０およびクリーニング部材３４がそれぞれ配置されており、これらの部材により電子写真プロセスで感光ドラム３１上にトナー画像を形成する。

図３は第１の実施の形態による電子写真印刷装置の制御系を示すブロック図である。図３において、制御ＣＰＵ４１は装置の動作全体を制御するもので、ＣＰＵバス４２を介して他の回路に接続されている。ＣＰＵバス４２に接続されたプログラムＲＯＭ４３には制御プログラムが予め書き込まれており、制御ＣＰＵ４１はこの制御プログラムの手順に従って各処理を実行する。同様にＣＰＵバス４２に接続されたワークＲＡＭ４４は、処理を実行する際に必要な変数やデータ等を一時的に保持する。

ＣＰＵバス４２に接続された入出力回路４５には、画像形成ユニットに設けられたトナーセンサ２５ａの出力を含む各種センサ４６が接続されている。トナーセンサ２５ａは、上述したトナーセンサレバー２５の動作タイミングを検出するものである。制御ＣＰＵ４１は、トナーセンサ２５ａからの検出信号により、画像形成ユニット内のトナー残量を検出する。

ＣＰＵバス４２に接続された画像処理回路４７は、外部インタフェース４８を介して図示しない上位装置から送信されてくる画像データを受信し、受信した画像データを、ＣＰＵバス４２に接続されたビデオ処理回路４９へ送る。ビデオ処理回路４９は、画像データをＤＲＡＭ５０に一旦格納し、制御ＣＰＵ４１により生成される印刷タイミングに従ってＤＲＡＭ５０から画像データを読出し、ＬＥＤヘッド３３へ送信する。これにより感光ドラム３１上に光電画像を形成する。またビデオ処理回路４９には、ＬＥＤヘッド３３に送信した画像データに応じた印刷ドットの数をカウントするドットカウンタが設けられている。

ＣＰＵバス４２に接続された出力回路５１には、画像形成ユニット内のシャッター２２を駆動するシャッター駆動部２３を含む各種の駆動回路５２が接続されている。これらの駆動回路５２には各種のモータやクラッチなどのアクチュエータ５３などが接続されており、制御ＣＰＵ４１の指令に従って印刷用紙を搬送するなどの動作を実行する。また出力回路５１にはヒータ駆動回路５４が接続されており、ヒータ駆動回路５４が定着器ヒータ５５を加熱することにより印刷用紙上に転写されたトナーを定着させる。

ＣＰＵバス４２に接続されたタイマ回路５６には複数のタイマが内蔵されており、印刷タイミングや各種アクチュエータの駆動タイミングなどの時間間隔を測定する。制御ＣＰＵ４１はタイマ回路５６で測定するタイミングに従って各種の処理を実行する。

次に第１の実施の形態の動作を図４に示すフローチャートにしたがって説明する。図１において、トナーカートリッジ１６が画像形成ユニット５に装着され、供給口２０が開けられ、さらにシャッター２２が開けられると、トナーカートリッジ１６内のトナーは画像形成ユニット５内に供給される。トナー収容部２４に供給されたトナーの収容量が、トナーセンサレバー２５およびトナーセンサ２５ａにより、トナーフルレベル２６まで達したことが検出されると、制御ＣＰＵ４１はシャッター駆動部２３を駆動し、シャッター２２を閉じる。

電子写真印刷装置１で印刷を行ってトナーを消費するに連れてトナー収容部２４内のトナーは漸次減少する。トナー収容部２４内のトナー量がトナーローレベル２７にまで減少したことがトナーセンサレバー２５およびトナーセンサ２５ａにより検出されると（ステップ１）、制御ＣＰＵ４１はシャッター駆動部２３を駆動し、シャッター２２を開ける（ステップ２）。これにより再びトナーが供給され、これによりトナー量がトナーフルレベル２６まで達すると（ステップ３）、制御ＣＰＵ４１はシャッター駆動部２３を駆動し、シャッター２２を閉じる（ステップ４）。この動作を繰り返すことにより、トナー収容部２４内のトナー量はトナーフルレベル２６とトナーローレベル２７の間に保たれる。

図５はトナー収容部２４内のトナー量の変化を示すグラフであり、横軸は画像形成ユニットの使用量を示し、縦軸はトナー収容部２４内のトナー量を示す。図５において、Ａ、Ｂ、Ｃの時点でトナーローレベル２７が検出されてトナーカートリッジ１６からトナーが供給され、トナーフルレベル２６まで達したことが示されている。

印刷を行う場合に図１に示す感光ドラム３１が回転する。感光ドラム３１の回転数は図示しないカウント手段によりカウントされる。感光ドラム３１の使用量としての回転数が所定の値になると画像形成ユニットが寿命に達したと判定される。図５においてＤの時点で寿命に達したことが示されている。ステップ５において画像形成ユニットが寿命に達したことが検出されても、制御ＣＰＵ４１は引き続き印刷を行い、トナー収容部２４内のトナーの量は引き続き減少していく。

ステップ６においてトナーの量がトナーローレベル２７に達したことが検出されると、制御ＣＰＵ４１はシャッター２２を開けることなく、引き続き印刷を続行する。トナーローレベル２７が検出された時点で、制御ＣＰＵ４１は、図３に示すビデオ処理回路４９に内蔵されているカウンタ（内蔵カウンタ）に、予め定められた「トナーローレベル検出時の画像形成ユニット内トナー残量」を設定する（ステップ７）。同時に制御ＣＰＵ４１は、この内蔵カウンタに、画像形成ユニット内のトナーの消費量をカウントさせる（ステップ８）。トナーの消費量は具体的には印刷するドットの数をカウントすることによりカウントされる。内蔵カウンタは印刷したドットの数にしたがって減算していく。

さらに印刷が行われて内蔵カウンタのカウント値が予め決められた一定値に達すると（図５に示すＥの時点）（ステップ９）、制御ＣＰＵ４１は画像形成ユニット内のトナー残量がエンプティレベルに到達したと判断し、印刷を停止し、ユーザに対して画像形成ユニットが寿命に達したことを表示して知らせる（ステップ１０）。これにより、画像形成ユニットが寿命に達したことを知らせる時点では、画像形成ユニット内はトナー残量がほぼ空の状態になっており、画像形成ユニットを交換する際にトナーを無駄にすることはない。なおトナー残量がエンプティレベルに到達する前に、オペレータの要求に応じて、カウントにより得られたトナー残量を表示するようにしてもよい。

図５においては説明を簡単にするためにすべての印刷パターンの印刷デューティは一定であると仮定して、画像形成ユニットの使用量の経過とトナー残量の減少との関係を直線的に示しているが、実際の印刷では印刷パターンの印刷デューティは一様ではないので、上記の関係は直線にはならない。

上記の説明では、トナーローレベル２７検出時に内蔵カウンタに「トナーローレベル検出時の画像形成ユニット内トナー残量」を設定し、そこから減算カウントするようにしているが、トナーフルレベル２６検出時に内蔵カウンタに「トナーフルレベル検出時の画像形成ユニット内トナー残量」を設定してそこから減算カウントするようにしてもよい。

またに上記の説明では内蔵カウンタのカウント値が一定値に達したときにトナーエンプティレベルに到達したと判断し印刷を停止させているが、内蔵カウンタのカウント値が一定値に達したときに、トナーニアエンドに到達したと判断して画像形成ユニットが寿命に達したことを表示し、印刷は継続するようにしてもよい。

次に第２の実施の形態を説明する。図６は第２実施の形態による電子写真印刷装置の要部を示す断面図である。図６において、トナーカートリッジ１６内部の上部には、ＲＦＩＤ（radio frequency identification：電波方式認識）タグ１８が取付けられている。ＲＦＩＤタグ１８は、基材とＩＣチップおよびＩＣチップに接続されたアンテナとで構成される。ＩＣチップは、リーダライタと通信するための送信部および受信部、データを記憶するためのメモリ部および電源部とから構成される。

装置のカバー１０の裏側にはＲＦＩＤリーダライタ１９が取付けられている。ＲＦＩＤリーダライタ１９は、コントローラとコントローラに接続されるアンテナとで構成される。ＲＦＩＤタグ１８をＲＦＩＤリーダライタ１９のアンテナに近づけると、アンテナからの電波をＲＦＩＤタグ１８のアンテナが受信することにより起電力が発生し、ＲＦＩＤタグ１８内の電源部がこの起電力をもとに動作電力を生成する。これによりＩＣチップが動作してＲＦＩＤリーダライタ１９とデータの送受信を行う。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

図７は第２の実施の形態の制御系の構成を示すブロック図である。図７において、ＣＰＵバス４２に接続された入出力回路４５には、画像形成ユニットに設けられたトナーセンサ２５ａを含む各種センサ４６のほかにＲＦＩＤリーダライタ１９が接続されている。制御ＣＰＵ４１は、ＲＦＩＤリーダライタ１９によりＲＦＩＤタグ１８に対して読み書きを行うことが可能である。またＣＰＵバス４２には不揮発メモリ５７が接続されており、不揮発メモリ５７には画像形成ユニット内のトナーの残量カウント値等が記憶され、装置の電源を遮断しても記憶された値が消滅することはない。さらにＣＰＵバス４２には表示部５８が接続されている。

図８は第２の実施の形態の不揮発メモリのメモリマップを示す説明図である。図８において、不揮発メモリ５７は、画像形成ユニット５内のトナー残量をカウントした「トナー残量カウント値」を記憶するトナー残量エリア５７ａ、装置に装着されるトナーカートリッジのＲＦＩＤタグ１８内に記憶されている固有の「タグ番号」を記憶するためのタグ番号エリア５７ｂおよび工場出荷時に書き込まれる当該装置の製造番号である「装置シリアル番号」を記憶する装置番号エリア５７ｃを有する。なおタグ番号エリア５７ｂは工場出荷時にはクリアされている。

図９はトナーカートリッジに取付けられるＲＦＩＤタグ内のメモリのメモリマップを示す説明図である。図９において、ＲＦＩＤタグ内のメモリ６１には、印刷することにより使用するトナーカートリッジ内のトナー量を記憶するためのトナー使用量エリア６１ａ、画像形成ユニット内に残っているトナー量を記憶するためのＩＤ内トナー残量エリア６１ｂ、ＲＦＩＤタグ１８毎に付与されている固有のタグ番号を記憶するタグ番号エリア６１ｃ、および当該トナーカートリッジ１６が装着された装置の製造番号である「装置シリアル番号」を記憶する装置番号エリア６１ｄが設けられている。

次に第２の実施の形態の動作を説明する。トナーカートリッジ１６は装置１に対して着脱可能になっており、トナーカートリッジ１６内のトナーが終わらないうちにそのトナーカートリッジを装置から取り外して他の装置に装着することが起こり得る。第２の実施の形態はこのような場合でもトナーカートリッジ内に残るトナー量を正しく補正するようにしたものである。まずトナーカートリッジの交換を検出する動作を図１０に示すフローチャートにしたがって説明する。

まず電子写真印刷装置１の電源が投入されるか又は制御ＣＰＵ４１が図示しないセンサによりカバー１０が閉じられたことを検出すると（ステップ１１）、制御ＣＰＵ４１はＲＦＩＤリーダライタ１９を使用してトナーカートリッジ１６のＲＦＩＤタグ１８のタグ番号エリア６１ｃから固有のタグ番号を読み出す（ステップ１２）。

次に制御ＣＰＵ４１は、読み出したタグ番号を、不揮発メモリ５７のタグ番号エリア５７ｂに記憶してあるタグ番号と照合し、一致しているかどうかを判定する（ステップ１３）。両方のタグ番号が一致している場合にはステップ１７へ移行し、一致していない場合にはステップ１４へ移行する。

ステップ１４では、ＲＦＩＤタグ１８のタグ番号エリア６１ｃから読み出したタグ番号を、不揮発メモリ５７のタグ番号エリア５７ｂにコピーする。次にステップ１５において、不揮発メモリ５７の装置番号エリア５７ｃに記憶されている装置シリアル番号を、トナーカートリッジ１６のＲＦＩＤタグ１８の装置番号エリア６１ｄにコピーする。次にステップ１６において、トナーカートリッジ１６が交換された証としてトナー交換フラグに“１”を設定し、ステップ２０へ移行してトナーカートリッジ交換判定処理を終了する。

ステップ１３においてタグ番号が一致した場合、ステップ１７において、トナーカートリッジ１６のＲＦＩＤタグ１８の装置番号エリア６１ｄから装置シリアル番号を読み出す。次にステップ１８において、ステップ１７で読み出した装置シリアル番号と、不揮発メモリ５７の装置番号エリア５７ｃに記憶されている装置シリアル番号とを照合して一致しているかどうか判定する。一致していない場合はステップ１５へ移行する。

ステップ１８において装置シリアル番号が一致している場合、ステップ１９において、トナーカートリッジ１６が交換されていなかった証として、トナー交換フラグに“０”を設定し、ステップ２０へ移行してトナーカートリッジ交換判定処理を終了する。

以上のように、不揮発メモリ５７に記憶されたタグ番号と、ＲＦＩＤタグ１８に記憶されたタグ番号が一致し、かつ不揮発メモリ５７に記憶された装置シリアル番号と、ＲＦＩＤタグ１８に記憶された装置シリアル番号が一致した場合にトナーカートリッジは交換されなかったと判定することにより、例えば、装置から一旦は取り外されたが、すぐに元の装置に戻されたトナーカートリッジの場合は交換されなかったと判定され、またトナーカートリッジを一旦別の装置に装着して装置の電源を入れ、再びそのトナーカートリッジが戻された場合はトナーカートリッジは交換されたと判定される。このように確実にトナーカートリッジの交換を検出することができる。

次にトナーカートリッジを装置から取り外して他の装置に装着した場合のトナー残量を検出する動作を説明する。図１１はトナーカートリッジ内のトナー量の変化を示す説明図である。ここでは、ある程度トナーを使用したトナーカートリッジを別の装置に装着する場合について説明する。

トナーカートリッジ１６を装置に装着してシャッター２２が開けられると、トナーカートリッジ１６内のトナーが画像形成ユニット５のトナー収容部２４に供給される。そして印刷が行われると画像形成ユニット内のトナーが印刷に消費される。このとき、トナーカートリッジ１６から供給されたトナー量は、実際に印刷に使用されたトナー使用量と画像形成ユニット内にあってまだ印刷に使用されていないトナー残量との合計である。

ここでトナー使用量の求め方について説明する。印刷を行うと、制御ＣＰＵ４１は、ビデオ処理回路４９の内蔵カウンタに印刷したドット数をカウントさせる。トナーカートリッジ１６のＲＦＩＤタグ内のメモリ６１には、印刷することにより使用されたトナーカートリッジ内のトナー量を記憶するためのトナー使用量エリア６１ａが設けられており、このトナー使用量エリア６１ａに記憶されているトナー使用量に、上記の内蔵カウンタによりカウントした値を加算することにより、トナー使用量エリア６１ａには現在までのトナーの使用量が記憶される。図１１（ａ）は新品の画像形成ユニット５に新品のトナーカートリッジ１６を取付け、トナーカートリッジ１６からトナー収容部２４にトナーをトナーフルレベル２６まで供給した状態を示している。

次に画像形成ユニット５内のトナー残量について説明する。第１の実施の形態において説明したように、画像形成ユニット５のトナー収容部２４内にはトナーセンサレバー２５が設けられ、トナーフルレベル２６とトナーローレベル２７が検出できるようになっている。トナー収容部２４内のトナー収容量がトナーフルレベル２６またはトナーローレベル２７に達したとき、トナー収容部２４内におけるトナー収容量が確定する。したがって制御ＣＰＵ４１は、トナーフルレベル２６またはトナーローレベル２７が検出された時点で、予め定められた「トナーフルレベル検出時の画像形成ユニット内のトナー残量」または「トナーローレベル検出時の画像形成ユニット内のトナー残量」を不揮発メモリ５７のトナー残量エリア５７ａにカウント値として書き込むことにより、画像形成ユニットのトナー収容部２４内におけるトナー残量を記憶することができる。

他方で制御ＣＰＵ４１は、ビデオ処理回路４９の内蔵カウンタに印刷したドット数をカウントさせ、そのカウント値を、不揮発メモリ５７のトナー残量エリア５７ａに記憶されたトナー残量カウント値から減ずる。これにより、印刷に使用したトナー量分だけ初期のトナー残量カウント値が減算される。制御ＣＰＵ４１は、減算したカウント値をトナーカートリッジ１６のＲＦＩＤタグ内のメモリ６１のＩＤ内トナー残量エリア６１ｂに書き込む。これにより、ＩＤ内トナー残量エリア６１ｂ内には常に、現在の画像形成ユニット５のトナー収容部２４内のトナー残量が記憶される。

図１１において、上段はトナーカートリッジ１６内のトナーの収容量を示し、下段は画像形成ユニット５のトナー収容部２４ａ内のトナーの残量を示す。また下段においてトナーフルレベル２６およびトナーローレベル２７が示してある。（ａ）は、未使用のトナーカートリッジ１６が画像形成ユニット５に装着されてトナーが画像形成ユニット５のトナー収容部２４ａにトナーフルレベル２６まで供給された直後の状態を示す。この状態では、トナーカートリッジ１６のＲＦＩＤタグのトナー使用量エリア６１ａのトナー使用量は「０」である。また、装置側の不揮発メモリ５７のトナー残量エリア５７ａには、供給されたトナー量Ｐ１に対応するトナー残量カウント値が記憶される。またトナーカートリッジ１６のＲＦＩＤタグのＩＤ内トナー量エリア６１ｂにも供給されたトナー量Ｐ１に対応するトナー残量カウント値が記憶される。

（ａ）の状態から印刷が開始されると、制御ＣＰＵ４１は、ビデオ処理回路４９の内蔵カウンタに、トナー収容部２４ａ内のトナーの使用量をカウントさせる。内蔵カウントは、印刷するドットの数をカウントし、カウント結果はＲＦＩＤタグのトナー使用量エリア６１ａ内のカウント値に加算される。トナー使用量エリア６１ａには常に最新のトナー使用量が記憶される。

また不揮発メモリ５７のトナー残量エリア５７ａ、およびトナーカートリッジ１６のＲＦＩＤタグのＩＤ内トナー量エリア６１ｂに記憶されたトナー残量カウント値から、使用したトナー量に対応するカウント値が減算される。これによりトナー残量エリア５７ａおよびＩＤ内トナー残量エリア６１ｂには画像形成ユニット５内のトナー残量が記憶される。

印刷を行うにしたがってトナー収容部２４ａ内のトナーは徐々に減少し、トナー残量がトナーローレベル２７に達したことが検出されると、トナーカートリッジ１６からトナーがトナーフルレベル２６になるまで供給される。このとき、トナー残量エリア５７ａおよびＩＤ内トナー量エリア６１ｂに記憶されているカウント値は、トナーフルレベル２６に対応するトナー残量カウント値に更新される。

図１１（ｂ）は（ａ）の状態から印刷が行われた後の状態を示す。（ｂ）の状態において、トナー収容部２４ａ内のトナー残量Ｐ２に相当するトナー残量カウント値が不揮発メモリ５７のトナー残量エリア５７ａおよびＲＦＩＤタグのＩＤ内トナー残量エリア６１ｂに記憶されている。またトナーカートリッジ１６からは、トナー収容部２４ａ内のトナー量Ｐ２と既に印刷に使用されたトナー量Ｐ３との合計の量Ｐ４がこれまでに供給されている。そして既に印刷に使用されたトナー量Ｐ３に相当するカウント値がトナーカートリッジ１６のＲＦＩＤタグのトナー使用量エリア６１ａに記憶されている。

図１１（ｂ）に示す状態になった時点で、トナーカートリッジ１６が装置から取り外され、他の装置に装着されるものとする。装着されるトナーカートリッジが交換されたことは図１０で説明した通りに検出される。トナーカートリッジ１６が他の装置に装着された状態を図１１（ｃ）に示す。トナーカートリッジ１６が新たに装着された画像形成ユニットのトナー収容部２４ｂには、トナー残量Ｐ５が収容されているものとする。なおＰ５はＰ２とは異なる値である。そしてこのトナー残量Ｐ５に相当するトナー残量カウント値は、新たにトナーカートリッジ１６が装着された装置の不揮発メモリ５７のトナー残量エリア５７ａに記憶されている。

トナーカートリッジの交換を検出すると、装置側の制御ＣＰＵ４１は、トナーカートリッジ１６のＲＦＩＤタグ内のメモリ６１のトナー使用量エリア６１ａに記憶されているトナー使用量を補正する。即ち、交換する前の装置に残留しているトナー残量Ｐ２は既に使用したものと見做して、このトナー残量Ｐ２に相当するカウント値をトナー使用量エリア６１ａに記憶されているトナー使用量Ｐ３に加算する。トナー残量Ｐ２に相当するカウント値はＩＤ内トナー残量エリア６１ｂに記憶されているので、新たなトナー使用量Ｐ４は、「トナー使用量Ｐ４」＝「トナー使用量Ｐ３」＋「ＩＤ内トナー残量Ｐ２」で求める。

そして新たに装着された装置にトナーが残っている場合（（ｃ）の場合にはトナー残量Ｐ５がある）、その残っているトナー残量Ｐ５が印刷に使用できるので、これをトナーカートリッジ１６から供給したと見做して、トナー使用量から減算する。トナー残量Ｐ５に相当するトナー残量カウント値は、トナーカートリッジ１６が新たに装着された装置の不揮発メモリ５７のトナー残量エリア５７ａに記憶されているので、新たなトナー使用量Ｐ６は、「トナー使用量Ｐ６」＝「トナー使用量Ｐ４」−「ＩＤ内トナー残量Ｐ５」で求め、トナーカートリッジ１６のＲＦＩＤタグ内のメモリ６１のトナー使用量エリア６１ａを書き換える。

また制御ＣＰＵ４１は、トナーカートリッジ１６のＲＦＩＤタグ内のメモリ６１のＩＤ内トナー残量エリア６１ｂに記憶されているトナー残量Ｐ２に相当するカウント値を、新たに装着された装置の不揮発メモリ５７のトナー残量エリア５７ａに記憶されているトナー残量Ｐ５に相当するトナー残量カウント値に書き換える。即ち、「ＩＤ内トナー残量」＝「トナー残量Ｐ５」とする。以上のようにして、トナーカートリッジ１６のＲＦＩＤタグ内のメモリ６１のトナー使用量エリア６１ａおよびＩＤ内トナー残量エリア６１ｂのカウント値を補正する。

その後印刷が行われると、ドット数をカウントすることにより、トナー使用量エリア６１ａに記憶されているカウント値が加算される。そしてトナー収容部２４ｂ内のトナーがトナーローレベル２７になると、図１１（ｄ）に示すように、トナーカートリッジ１６からトナー収容部２４ｂ内にトナーが供給される。これが繰り返されて、トナー使用量エリア６１ａに記憶されているカウント値は次第に加算されていく。トナー使用量エリア６１ａに記憶されているカウント値は、制御ＣＰＵ４１によって表示部５８に表示される。なおトナー使用量の情報は、外部インタフェース４８を介して外部の装置に通知し、外部装置において表示するように構成してもよい。

以上のように第２の実施の形態によれば、印刷に使用されたトナー使用量をカウントするとともに、トナーカートリッジ１６から画像形成ユニットに供給されつつもまだ印刷に使用されていないトナーの量をＩＤ内トナー残量としてトナーカートリッジ１６のＲＦＩＤタグに記憶させ、装置側にも画像形成ユニットに残留しているトナー残量を記憶させるようにし、トナーカートリッジ１６が他の装置に交換装着された場合にトナー使用量を補正するようにしたので、トナーカートリッジが交換されても使用可能なトナー残量を把握することができ、無駄なくトナーを使用することが可能になる。

上記第１および第２の実施の形態において装置内のトナー残量を把握することが可能になる。そして装置内にトナー残量無しと判定するトナー残量カウント値を任意に設定可能である。この設定値は、通常、完全にトナーが無くなる値ではなく、若干量が残っている値に設定される。即ち、トナー残量無しと判定した時点においては、装置内に若干のトナーが残っている。この若干の残量トナーを使用可能にする実施の形態例として第３の実施の形態を説明する。

図１２は第３の実施の形態の不揮発メモリのメモリマップを示す説明図である。第３の実施の形態は、前記第２の実施の形態と同様の構成を有しており、異なる点は不揮発メモリのメモリマップである。図１２において、第３の実施の形態の不揮発メモリ６２には、画像形成ユニット５内のトナー残量をカウントした「トナー残量カウント値」を記憶するトナー残量エリア６２ａのほかに、画像形成ユニットが寿命に達したと判断した時に印刷動作を継続するか否かを決定するための「動作継続フラグ」を記憶するための動作継続フラグエリア６２ｂが設けられている。動作継続フラグは装置の図示しない操作パネルの操作によって“１”または“０”に設定することができる。その他の構成は第２の実施の形態と同様である。

図１３は第３の実施の形態の動作を示すフローチャートであり、このフローチャートに従って第３の実施の形態の動作を説明する。説明にあたっては第２の実施の形態の図７を流用する。なお上述の動作継続フラグは予め“１”または“０”に設定されているものとする。なお“１”は継続して印刷しないことを示し、“０”は継続して印刷することを示す。

ステップ３１において制御ＣＰＵ４１が画像形成ユニットの寿命を検出すると（この時点では画像形成ユニット内のトナーは若干残っていることがある）、制御ＣＰＵ４１は、動作継続フラグエリア６２ｂの動作継続フラグが“１”に設定されているか或いは“０”に設定されているかを判定する（ステップ３２）。動作継続フラグが“１”に設定されていると判定した場合、制御ＣＰＵ４１はステップ３４へ移行し、印刷動作を停止する。

ステップ３２において動作継続フラグが“０”に設定されていると判定した場合、制御ＣＰＵ４１は不揮発メモリ６２のトナー残量カウンタエリア６２ａのトナー残量カウント値を判定し（ステップ３３）、トナー残量カウント値がゼロでない、即ち、トナーがまだ残っていると判定した場合は印刷動作を継続する。またステップ３３においてトナー残量カウント値がゼロである、即ち、トナーがもう残っていないと判定した場合、動作継続せず、印刷動作を停止する（ステップ３４）。

以上のように、第３の実施の形態によれば、通常は画像形成ユニット５が寿命に達した場合は印刷品位の保持のために印刷を停止するのであるが、例えば印刷品位が多少落ちても画像形成ユニット内のトナーを全部使い切りたいという要望のあるユーザに対して、その要望に応えることが可能となり、ユーザによりフレキシブルな対応が可能になる。

前記第２の実施の形態では、装置側に不揮発メモリ５７を設けるとともに、トナーカートリッジ１６にメモリを具備したＲＦＩＤタグ１８を設け、トナーカートリッジ１６の交換を検出するようにしているが、トナーカートリッジ１６は必ずしも正規のものが装着されるとは限らない。このように正規のものではないトナーカートリッジが装着された場合にも対応可能な装置について付加実施例として次に説明する。

この付加実施例の構成は前記第２の実施の形態と同様であるが、不揮発メモリの内容が異なる。図１４は付加実施例の不揮発メモリのメモリマップを示す説明図である。図１４において、不揮発メモリ６３は、装置に装着されるトナーカートリッジのＲＦＩＤタグ内に記憶されている固有の「タグ番号」を記憶するためのタグ番号エリア６３ａ、工場出荷時に書き込まれる当該装置の製造番号である「装置シリアル番号」を記憶する装置番号エリア６３ｂのほかに、工場出荷時に書き込まれる出荷地域を示す「仕向けコード」を記憶するための仕向けコードエリア６３ｃ、当該装置の仕向けグループコードを記憶するための仕向けグループエリア６３ｄ、消耗品制御を決定する「動作制御コード」を記憶するための動作制御コードエリア６３ｅを有する。なお図示していないが、画像形成ユニット内のトナー残量をカウントした「トナー残量カウント値」を記憶するトナー残量エリアも有する。

図１５は付加実施例のトナーカートリッジに取付けられるＲＦＩＤタグ内のメモリのメモリマップを示す説明図である。図１５において、ＲＦＩＤタグ内のメモリ６４には、ＲＦＩＤタグ毎に付与されている固有のタグ番号を記憶するタグ番号エリア６４ａ、当該トナーカートリッジが装着された装置の製造番号である「装置シリアル番号」を記憶する装置番号エリア６４ｂのほかに、工場出荷時に書き込まれる出荷地域を示す「仕向けコード」を記憶するための仕向けコードエリア６４ｃ、当該装置の仕向けグループコードを記憶するための仕向けグループエリア６４ｄが設けられている。図示していないがこのほかに、印刷することにより使用するトナーカートリッジ内のトナー量を記憶するためのトナー使用量エリア、および画像形成ユニット内に残っているトナー量を記憶するためのＩＤ内トナー残量エリアが設けられている。

次に図１６に示すフローチャートにしたがって付加実施例におけるトナーカートリッジが正常か否かを判定する処理を説明する。図１６は付加実施例の動作を示すフローチャートである。説明にあたっては図７のブロック図を流用する。まず電子写真印刷装置の電源が投入されるか又は制御ＣＰＵ４１が図示しないセンサによりカバーが閉じられたことを検出すると、制御ＣＰＵ４１はＲＦＩＤリーダライタ１９を使用してトナーカートリッジ１６のＲＦＩＤタグのタグ番号エリア６４ａから固有のタグ番号を読み出せるかどうか判定する（ステップ４１）。タグ番号を読み出せる場合はステップ４２へ移行し、読み出せない場合はステップ４６へ移行する。

ステップ４６は、制御ＣＰＵ４１が、ＲＦＩＤタグがない、もしくはトナーカートリッジ１６がないと判定した場合であり、装置の表示部５８に「トナー無し」を表示し、以後の印刷処理中にユーザに注意を促すために、一定間隔で印刷停止させるための「間欠印刷フラグ」に“１”を設定し、処理を終了する。なお「間欠印刷フラグ」は不揮発メモリ６３に設けられている。

ステップ４２において制御ＣＰＵ４１は、読み出したタグ番号が、予め定められた固有のものであるかどうかを判定し、固有のタグ番号であると判定した場合にはステップ４３へ移行し、固有のタグ番号ではないと判定された場合にはステップ４７へ移行する。

ステップ４７においては、固有の「タグ番号」ではない、即ち非純正のトナーカートリッジが装着されていると判定した場合であり、装置の表示部５８に「非純正トナー」である旨を表示し、以後の印刷処理中にユーザに注意を促すために、一定間隔で印刷停止させるための「間欠印刷フラグ」に“１”を設定し、処理を終了する。

ステップ４３において制御ＣＰＵ４１は、ＲＦＩＤリーダライタ１９を使用してトナーカートリッジ１６のＲＦＩＤタグの仕向けコードエリア６４ｃおよび仕向けグループエリア６４ｄから記憶データを読み出す。そして読み出した両データが予め定められたコードと合致するか否かを判定し、合致した場合はステップ４４へ移行し、合致しない場合はステップ４８へ移行する。

ステップ４８は、読み出したデータが「仕向けコード」あるいは「仕向けグループコード」ではない、即ち外販した純正のトナーカートリッジが装着されたと判定した場合であるので、ユーザに対する警告表示は行わず、一定間隔での印刷停止もしないように「間欠印刷フラグ」に“０”を設定し、処理を終了する。

ステップ４４において制御ＣＰＵ４１は、仕向けコードエリア６４ｃから読み出した「仕向けコード」と、不揮発メモリ６３の仕向けコードエリア６３ｃに記憶してある「仕向けコード」とを照合し、両者が一致するかどうか判定する。一致しない場合、即ち装置の仕向けに合わないトナーカートリッジが装着されていると判定された場合は、ステップ４５へ移行する。トナーカートリッジの「仕向けコード」と装置側の「仕向けコード」が一致した場合は、ステップ４９へ移行する。

ステップ４９は、トナーカートリッジの「仕向けコード」と装置側の「仕向けコード」が一致した場合、即ち正しい仕向け先のトナーカートリッジが装着されていると判定された場合で、ユーザに対する警告表示は行わず、一定間隔での印刷停止もしないように「間欠印刷フラグ」に“０”を設定し、処理を終了する。

ステップ４５において制御ＣＰＵ４１は、仕向けグループエリア６４ｄから読み出した「仕向けグループコード」と、不揮発メモリ６３の仕向けグループエリア６３ｄに記憶してある「仕向けグループコード」とを照合し、両者が一致するかどうか判定する。一致しない場合、ステップ５０へ移行し、一致した場合は、ステップ５１へ移行する。

ステップ５０は、装置とトナーカートリッジとで「仕向けコード」も「仕向けグループコード」も一致していない場合、即ち間違った仕向け先のトナーカートリッジが装着されていると判定された場合で、装置の表示部５８に「非純正トナー」である旨を表示し、以後の印刷処理中にユーザに注意を促すために、一定間隔で印刷停止させるための「間欠印刷フラグ」に“１”を設定し、処理を終了する。

ステップ５１では、不揮発メモリ６３の動作制御コードエリア６３ｅに記憶された「動作制御コード」を参照し、「動作制御コード」が“警告のみ”を示すコードであればステップ５２へ移行し、“印刷停止”を示すコードであればステップ５３へ移行し、“動作制限なし”であればステップ５４へ移行し、“間欠印刷”であればステップ５５へ移行する。

ステップ５２では、装置の表示部５８に「不正トナー」である旨を表示するが、印刷動作に制限を加えないようにするために「間欠印刷フラグ」に“０”を設定し、処理を終了する。ステップ５３においては、装置の図示しない表示部に「不正トナー」である旨を表示し、印刷動作を停止し、一連の処理を終了する。

ステップ５４では警告表示はせず、印刷動作に制限を加えないようにするために「間欠印刷フラグ」に“０”を設定し、処理を終了する。またステップ５５では、装置の図示しない表示部に「不正トナー」である旨を表示し、以後の印刷処理中にユーザに注意を促すために、一定間隔で印刷停止させるための「間欠印刷フラグ」に“１”を設定し、処理を終了する。

以上のように、正規のものではないトナーカートリッジが装着された場合でも、その装着されたトナーカートリッジの種類に応じて適正な対応が可能となり、出荷地域や客先の要求に細かく対応が可能な仕向け仕様が可能になる。

第１の実施の形態による電子写真印刷装置の要部を示す断面図である。 電子写真印刷装置を示す模式図である。 第１の実施の形態による電子写真印刷装置の制御系を示すブロック図である。 第１の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 トナー収容部内のトナー量の変化を示すグラフである。 第２実施の形態による電子写真印刷装置の要部を示す断面図である。 第２の実施の形態の制御系の構成を示すブロック図である。 第２の実施の形態の不揮発メモリのメモリマップを示す説明図である。 ＲＦＩＤタグ内のメモリのメモリマップを示す説明図である。 第２の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 トナーカートリッジ内のトナー量の変化を示す説明図である。 第３の実施の形態の不揮発メモリのメモリマップを示す説明図である 第３の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 付加実施例の不揮発メモリのメモリマップを示す説明図である。 付加実施例のトナーカートリッジに取付けられるＲＦＩＤタグ内のメモリのメモリマップを示す説明図である。 付加実施例の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 電子写真印刷装置
５ 画像形成ユニット
１６ トナーカートリッジ
１７ センサレバー
２２ シャッター
２５ トナーセンサ
４１ 制御部
１８ ＲＦＩＤタグ
１９ ＲＦＩＤリーダライタ

Claims (1)

1. 画像を形成する画像形成ユニットに着脱可能なトナーカートリッジからトナーを供給して画像形成を行う画像形成装置において、
   該トナーカートリッジから画像形成ユニットへのトナーの供給を規制するトナー供給規制手段と、
   画像形成ユニット内部のトナー量を検出する画像形成ユニット内トナー量検出手段と、
   前記画像形成ユニットの稼動量を算出する画像形成ユニット稼動量算出手段と、
   前記画像形成ユニットの画像形成を継続するか否かを設定する動作継続設定手段とを設け、
   前記画像形成ユニット内トナー量検出手段の検出結果と、前記画像形成ユニット稼動量算出手段の算出結果とに基づいて、前記トナー供給規制手段により前記画像形成ユニット内部のトナー量を制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記画像形成ユニット稼動量算出手段の算出結果が該画像形成ユニットの所定稼動量を超えた後、前記トナー供給規制手段により前記トナーカートリッジから前記画像形成ユニットへのトナーの供給を停止させ、前記画像形成ユニット内部のトナー残量が第１の所定量に達すると、前記動作継続設定手段の設定結果が否の場合には画像形成を停止し、前記動作継続設定手段の設定結果が継続の場合には画像形成を継続し、前記画像形成ユニット内部のトナー残量がさらに第２の所定量以下になると画像形成を停止することを特徴とする画像形成装置。

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