JP2008107696A - 画像形成装置およびトナーカートリッジの寿命判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カートリッジメモリに異常が発生した場合でも、該トナーカートリッジの寿命を判定可能にする。
【解決手段】ＣＰＵ１０１は、各メモリチップ４９１Ｙ，４９１Ｍ，４９１Ｃ，４９１Ｋに対して、ＣＲＣチェック、読出チェック、書込チェックにより正常か否かを判定する。そして、正常と判定したときおよび書込チェックのみで異常と判定したときは、トナーカウンタ２００のカウント値に基づく第１寿命判定モードにより寿命の判定を行い、ＣＲＣチェックまたは読出チェックで異常と判定したときは、パッチ画像の画像濃度に基づく第２寿命判定モードにより寿命の判定を行う。
【選択図】図２

Description

この発明は、装置本体に対して着脱自在に構成されたトナーカートリッジを使用してトナー像を形成する画像形成装置およびトナーカートリッジの寿命判定方法に関するものである。

プリンタ、複写機、ファクシミリ装置など、トナーを使用して画像を形成する電子写真方式の画像形成装置においては、トナーカートリッジ交換などメンテナンスの都合上、トナーカートリッジの寿命として、トナーの消費量あるいは残量を把握する必要がある。そこで、トナーの消費量を精度よく求めるための技術（以下、「トナーカウント技術」という）が従来より提案されている。例えば、特許文献１に記載のトナー消費量検出方法では、印刷ドット列をそのドットの連続状態に応じて複数のパターンに分類し、それらの発生回数を個別に計数する。そして、それらの計数値にそれぞれ所定の係数を乗じて加算することによって全トナー消費量を算出する。こうすることによって、ドットの連続状態の差異に起因するドット個数とトナー付着量との間の非線形性によらず高精度にトナー消費量を求めている。また、例えば、特許文献２，３に記載の装置では、トナーカウント技術により算出されたトナー消費量と、パッチ画像としてのトナー像の濃度検出結果とを併用して、高精度にトナー残量を判定するようにしている。

特開２００２−１７４９２９号公報（図２） 特開２００４−３５４６６６号公報（図３） 特開２００６−２８４６６９号公報（図３）

ところで、この種の画像形成装置では、トナーカートリッジに、該トナーカートリッジに貯留されているトナー量の初期値などのトナーカートリッジに関する情報を記憶するカートリッジメモリが設けられている。そして、上記従来のトナーカウント技術では、カートリッジメモリに格納されている初期値に基づきトナー残量を求めるようにしている。ところが、このカートリッジメモリに読取エラーなどの異常が発生すると、上記従来のトナーカウント技術では正確な寿命判定ができなくなってしまう。これに対して、カートリッジメモリに異常が発生した場合でも、そのトナーカートリッジの使用を不可能にしてしまうのではなく、トナーが残っている限りは使用可能にしておく方が、ユーザにとっては好ましい。

しかしながら、上記従来の特許文献１〜３に記載の装置では、カートリッジメモリに異常が発生した場合については考慮されていない。したがって、カートリッジメモリに異常が発生して正確な寿命判定ができない状態で、大量の画像を連続的に形成している途中でトナーの残量低下に起因して画像にかすれや濃度不足などの画像欠陥が生じると、記録用紙や処理時間を無駄に消費してしまうこととなる。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、カートリッジメモリに異常が発生した場合でも、該トナーカートリッジの寿命を判定することができる画像形成装置およびトナーカートリッジの寿命判定方法を提供することを目的とする。

この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、装置本体に対して着脱可能に構成され、トナーを貯留するトナーカートリッジと、トナーカートリッジに設けられ、当該トナーカートリッジに関する情報を記憶するカートリッジ記憶手段と、トナーカートリッジから供給されるトナーによりトナー像を形成する画像形成手段と、カートリッジ記憶手段が正常か否かの判定を行うメモリ判定手段と、画像形成手段のトナー像形成により消費されるトナー消費量をカウントするカウント手段と、トナーカートリッジに残っているトナー残量に対応する寿命の判定を行う寿命判定手段とを備え、寿命判定手段は、カウント手段のカウント値に基づき寿命の判定を行う第１寿命判定モードと、画像形成手段により形成されるパッチ画像としてのトナー像の濃度に基づき寿命の判定を行う第２寿命判定モードとを、メモリ判定手段の判定結果に基づき切り換えることを特徴としている。

また、この発明にかかるトナーカートリッジの寿命判定方法は、上記目的を達成するため、装置本体に対して着脱可能に構成され、トナーを貯留するトナーカートリッジと、トナーカートリッジに設けられ、当該トナーカートリッジに関する情報を記憶するカートリッジ記憶手段とを備え、トナーカートリッジから供給されるトナーによりトナー像を形成する画像形成装置において、カートリッジ記憶手段が正常か否かの判定を行うメモリ判定工程と、トナー像の形成により消費されるトナー消費量をカウントするカウント工程と、トナーカートリッジに残っているトナー残量に対応する寿命の判定を行う寿命判定工程とを備え、寿命判定工程では、カウント工程でのカウント値に基づき寿命の判定を行う第１寿命判定モードと、パッチ画像として形成されるトナー像の濃度に基づき寿命の判定を行う第２寿命判定モードとを、メモリ判定工程での判定結果に基づき切り換えることを特徴としている。

このように構成された発明によれば、装置本体に対して着脱可能に構成され、トナーを貯留するトナーカートリッジには、当該トナーカートリッジに関する情報を記憶するカートリッジ記憶手段が設けられており、このカートリッジ記憶手段が正常か否かの判定が行われる。そして、トナーカートリッジから供給されるトナーによりトナー像が形成され、このトナー像形成により消費されるトナー消費量がカウントされ、トナーカートリッジに残っているトナー残量に対応する寿命の判定が行われる。ここで、トナー消費量のカウント値に基づき寿命の判定を行う第１寿命判定モードと、パッチ画像として形成されるトナー像の濃度に基づき寿命の判定を行う第２寿命判定モードとが、カートリッジ記憶手段が正常か否かの判定結果に基づき切り換えられて、寿命判定が行われる。したがって、例えばカートリッジ記憶手段の異常により第１寿命判定モードでの寿命判定が不可能になった場合でも、第２寿命判定モードにより寿命判定を行うことができる。これによって、カートリッジ記憶手段の異常に拘らずトナーカートリッジの使用を継続でき、第１寿命判定モードまたは第２寿命判定モードにより寿命と判定されたときは、ユーザにトナーカートリッジの交換を促すことが可能になる。

また、メモリ判定手段は、カートリッジ記憶手段に対するＣＲＣチェック、読出チェックおよび書込チェックにより判定を行い、寿命判定手段は、メモリ判定手段が正常と判定したときおよび書込チェックのみで異常と判定したときは、第１寿命判定モードにより寿命の判定を行い、メモリ判定手段がＣＲＣチェックまたは読出チェックで異常と判定したときは、第２寿命判定モードにより寿命の判定を行うとしてもよい。

このように構成された発明によれば、カートリッジ記憶手段に対するＣＲＣ（Cyclic
Redundancy Check）チェック、読出チェックおよび書込チェックにより、カートリッジ記憶手段が正常か否かの判定が行われる。そして、メモリ判定手段が正常と判定したときおよび書込チェックのみで異常と判定したときは、カートリッジ記憶手段の記憶値を読み出して用いることができるため、第１寿命判定モードにより寿命の判定を好適に行うことができる。一方、メモリ判定手段がＣＲＣチェックで異常と判定したときは、カートリッジ記憶手段の記憶値が、信頼できない値に変化している可能性が高い。また、読出チェックで異常と判定したときは、カートリッジ記憶手段の記憶値を読み出して用いることができない。したがって、これらの場合には、第２寿命判定モードにより寿命の判定を好適に行うことができる。

また、寿命判定手段は、第２寿命判定モードで寿命判定を実行するタイミングをトナー消費量に対応する値に基づき決定するとしてもよい。このように構成された発明によれば、第２寿命判定モードで寿命判定を実行するタイミングがトナー消費量に対応する値に基づき決定されるため、寿命判定を好適に行うことができる。トナー消費量に対応する値としては、例えば、トナー消費量のカウント値や、トナーカートリッジの累積駆動時間、トナー像の形成枚数などを用いることができる。

また、寿命判定手段は、トナー消費量に対応する値が増大すると、第２寿命判定モードでの寿命判定の実行間隔を短くするようにすると、寿命が近づくと寿命判定の頻度が高くなるため、トナー像の形成途中に寿命が尽きて、形成したトナー像にカスレなどの画像欠陥が発生するのを、より確実に防止することができる。

また、寿命判定手段は、第２寿命判定モードでの寿命判定の結果、寿命が尽きたと判定したときは、それ以降の寿命判定を行わないようにしてもよい。第２寿命判定モードでは、形成したパッチ画像の濃度に基づき判定しているため、これによって寿命が尽きたと判定されたときは、実際にトナーが殆ど残っていない可能性が高い。したがって、このように構成された発明によれば、パッチ画像形成による無駄な寿命判定を未然に防止することができる。

また、寿命判定手段が第２寿命判定モードで寿命の判定を行うために、画像形成手段によりパッチ画像が形成されたとき、該パッチ画像の濃度に基づき、トナー像の濃度に影響を与える画像形成手段の動作パラメータを調整する濃度制御動作を行う濃度制御手段をさらに備えるとしてもよい。このように構成された発明によれば、形成したパッチ画像を寿命判定と濃度制御動作とに共用することができる。

また、装置本体は、複数のトナーカートリッジを装着可能に構成され、メモリ判定手段は、各トナーカートリッジごとに、カートリッジ記憶手段が正常か否かの判定を行い、寿命判定手段は、メモリ判定手段の判定結果に基づき、各トナーカートリッジごとに、第１寿命判定モードと第２寿命判定モードとを切り換えるとしてもよい。このように構成された発明によれば、各トナーカートリッジごとに、カートリッジ記憶手段の状態に応じた好適な寿命判定モードで寿命の判定を行うことができる。すなわち、例えば正常なカートリッジ記憶手段に対応するトナーカートリッジについては第１寿命判定モードを採用することにより、寿命判定のためにパッチ画像が形成されることはないため、寿命判定のためにトナーを消費することがないという利点がある。

図１はこの発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１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（現像剤）を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する画像形成装置である。この画像形成装置では、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に与えられると、このメインコントローラ１１からの指令に応じてエンジンコントローラ１０に設けられたＣＰＵ１０１がエンジン部ＥＧ各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、シートＳに画像信号に対応する画像を形成する。

このエンジン部ＥＧでは、感光体２２が図１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２２の周りにその回転方向Ｄ1に沿って、帯電ローラ２３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部２５がそれぞれ配置されている。帯電ローラ２３は所定の帯電バイアスを印加されており、感光体２２の外周面を所定の表面電位に帯電させる。クリーニング部２５は一次転写後に感光体２２の表面に残留付着したトナーを除去し、内部に設けられた廃トナータンクに回収する。これらの感光体２２、帯電ローラ２３およびクリーニング部２５は一体的に感光体カートリッジ２を構成しており、この感光体カートリッジ２は一体として装置本体１に対し着脱自在となっている。

そして、この帯電ユニット２３によって帯電された感光体２２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、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームＬを感光体２２上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。

こうして形成された静電潜像は現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この装置では、現像ユニット４は、図１紙面に直交する回転軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、支持フレーム４０に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色の非磁性一成分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。この現像ユニット４は、エンジンコントローラ１０により制御されるステッピングモータである現像ユニット駆動モータ４７により回転駆動されている。また、装置本体１には、現像ユニット４に対し離当接するロータリーロック４５が設けられている。必要に応じてこのロータリーロック４５が現像ユニット４の支持フレーム４０の外周部に当接することにより、現像ユニット４の回転を拘束し現像ユニット４を所定位置に停止位置決めするブレーキおよびロック機構として作用する。

そして、エンジンコントローラ１０からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像器４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｋが選択的に感光体２２と対向する所定位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色のトナーを担持する現像ローラ４４が、所定のギャップを隔てて感光体２２に対し対向配置され、その対向位置において現像ローラ４４から感光体２２の表面にトナーを付与する。これによって、感光体２２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。

すなわち、現像ローラ４４の表面に形成されたトナー層は、現像ローラ４４の回転によって順次、その表面に静電潜像が形成されている感光体２との対向位置に搬送される。そして、エンジンコントローラ１０からの現像バイアスが現像ローラ４４に印加されると、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。

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で転写ユニット７の中間転写ベルト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。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、感光体２２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とともに、カセット８から取り出され搬送経路ＦＦに沿って二次転写領域ＴＲ2まで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。

二次転写領域ＴＲ2は、ローラ７３に掛け渡された中間転写ベルト７１の表面と、該ベルト表面に対し離当接する二次転写ローラ８６とが当接するニップ部である。カセット８に積層貯留されたシートＳは、ピックアップローラ８８の回転によって１枚ずつ取り出されて搬送経路ＦＦに乗せられる。そして、フィードローラ８４、８５およびゲートローラ８１の回転によって搬送経路ＦＦに沿って二次転写領域ＴＲ2まで搬送される。

このとき、中間転写ベルト７１上の画像をシートＳ上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域ＴＲ2にシートＳを送り込むタイミングが管理されている。具体的には次の通りである。搬送経路ＦＦ上において二次転写領域ＴＲ2の手前側にゲートローラ８１が設けられるとともに、さらにその手前側にゲート前シート検出センサ８０１が設けられている。そして、搬送経路ＦＦ上を搬送されてきたシートＳが到達したことがゲート前シート検出センサ８０１により検出されるとシートＳの搬送はいったん停止され、中間転写ベルト７１の周回移動のタイミングに同期させてゲートローラ８１の回転を再開することにより、シートＳが所定のタイミングで二次転写領域ＴＲ2に送り込まれる。こうして二次転写領域ＴＲ2を通過するシートＳの表面に、中間転写ベルト７１上に形成されたトナー像が二次転写される。

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によりトナー像を定着され、排出前ローラ８２および排出ローラ８３を経由して装置本体１の上面部に設けられた排出トレイ部８９に搬送される。また、シートＳの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートＳの後端部が排出前ローラ８２後方の反転位置ＰＲまで搬送されてきた時点で排出ローラ８３の回転方向を反転し、これによりシートＳは反転搬送経路ＦＲに沿って矢印Ｄ3方向に搬送される。そして、ゲートローラ８１の手前で再び搬送経路ＦＦに乗せられるが、このとき、二次転写領域ＴＲ2において中間転写ベルト７１と当接し画像を転写されるシートＳの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートＳの両面に画像を形成することができる。

また、シート搬送経路ＦＦおよび反転搬送経路ＦＲ上の各位置には、前記したゲート前シート検出センサ８０１の他にも、当該経路上においてシート通過の有無を検出するためのシート検出センサ８０２〜８０４が設けられており、これらのセンサの出力に基づいて、シート搬送タイミングが管理されるとともに、各位置でのジャム検出が行われる。

また、ローラ７５の近傍には、クリーナ７６が配置されている。このクリーナ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・離間移動可能のクリーナブレード７６１と、廃トナータンク７６２とを備えている。そして、ローラ７５側に移動した状態でクリーナブレード７６１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掻き落として除去する。掻き落とされたトナーは廃トナータンク７６２に蓄えられる。廃トナータンク７６２には、当該タンクの満杯を検出するための廃トナーセンサ７６３が設けられている。

このクリーナブレード７６１は、二次転写領域ＴＲ2においてシートＳへの画像の転写が行われるときに、それと同じ周回において中間転写ベルト７１上に残留付着するトナーを除去するように、離当接制御される。したがって、例えば装置がモノクロ画像を連続的に形成する場合には、一次転写領域ＴＲ1において中間転写ベルト７１に転写された画像が直ちに二次転写領域ＴＲ2でシートＳに転写されるので、クリーナブレード７６１は当接状態に保持される。一方、カラー画像を形成する場合には、各色のトナー像が互いに重ね合わされる間、クリーナブレード７６１を中間転写ベルト７１から離間させておく必要がある。そして、各色のトナー像が互いに重ね合わされてフルカラー画像が完成し、シートＳに二次転写されるのと同一の周回において、残留トナーを除去すべくクリーナブレード７６１が中間転写ベルト７１に当接されることとなる。

また、ローラ７５の近傍には濃度センサ６０および垂直同期センサ７７が配置されている。この濃度センサ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、必要に応じ、中間転写ベルト７１の外周面に形成されるトナー像の画像濃度を測定する。そして、その測定結果に基づき、この装置では、画像品質に影響を与える装置各部の動作条件、例えば各現像器に与える現像バイアスや、光ビームＬの強度などの調整を行っている。この濃度センサ６０は、例えば反射型フォトセンサを用いて、中間転写ベルト７１上の所定面積の領域の画像濃度に対応した信号を出力するように構成されている。そして、ＣＰＵ１０１は、中間転写ベルト７１を周回移動させながらこの濃度センサ６０からの出力信号を定期的にサンプリングすることで、中間転写ベルト７１上のトナー像各部の画像濃度を検出することができる。

また、垂直同期センサ７７は、中間転写ベルト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。

また、全体として略円筒形をなす現像ユニット４の側面に当たる各現像器４Ｙ，４Ｃ，４Ｍおよび４Ｋの外周面には、それぞれメモリタグ４９Ｙ，４９Ｃ，４９Ｍおよび４９Ｋが貼付されている。例えば、イエロー現像器４Ｙに装着されたメモリタグ４９Ｙ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ためのメモリ４９１Ｙと、該メモリと電気的に接続されたループアンテナ４９２Ｙとを備えている。また、他の現像器に設けられたメモリタグ４９Ｃ，４９Ｍおよび４９Ｋにもそれぞれメモリチップ４９１Ｃ，４９１Ｍおよび４９１Ｋと、ループアンテナ４９２Ｃ，４９２Ｍおよび４９２Ｋとが設けられている。

一方、装置本体１側にも無線通信用アンテナ１０９が設けられている。この無線通信用アンテナ１０９は、ＣＰＵ１０１と接続されたトランシーバ１０５によって駆動されており、現像器側の無線通信用アンテナとの間で無線通信を行うことにより、ＣＰＵ１０１と現像器に設けられたメモリとの間でデータの送受を行って該現像器に関する消耗品管理等の各種情報の管理を行っている。

また、この装置では、図２に示すように、メインコントローラ１１のＣＰＵ１１１により制御される表示部１２を備えている。この表示部１２は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、ＣＰＵ１１１からの制御指令に応じて、ユーザへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。

なお、図２において、符号１１３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メインコントローラ１１に設けられた画像メモリである。また、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。

さらに、符号２００はトナー消費量を求めるためのトナーカウンタである。このトナーカウンタ２００は、画像形成動作の実行に伴って消費されるトナーの量を各トナー色毎に計算し記憶する。トナー消費量の計算方法は任意であり種々の公知技術を適用することができる。例えば、外部装置から入力された画像信号を解析して各トナー色ごとのトナードットの形成個数をカウントし、そのカウント値からトナー消費量を計算することができる。そして、ＣＰＵ１０１は、トナーカウンタ２００により求められた各色ごとのトナー消費量を各現像器４Ｙ等に貯留されたトナー量の初期値から減算することにより、各時点における現像器内のトナー残量を把握する。そして、必要に応じて、各色ごとのトナー残量やトナー切れの発生などをユーザに知らせるためのメッセージを表示部１２に表示させる。

図３は現像ユニット４の停止位置を示す模式図である。現像ユニット４は、現像ユニット駆動モータ４７およびロータリーロック４５によって、図３に示す３種類の位置に位置決めされ固定される。その３種類の位置とは：（ａ）ホームポジション；（ｂ）現像位置；（ｃ）着脱位置である。このうち、（ａ）ホームポジションは、この画像形成装置が画像形成動作を行わない待機状態にあるときに位置決めされる位置であり、図３（ａ）に示すように、各現像器４Ｙ等に設けられた現像ローラ４４がいずれも感光体２２から離間した状態にある位置である。

また、（ｂ）現像位置は、感光体２２上の静電潜像を選択トナー色で顕像化する際に位置決めされる位置である。図３（ｂ）に示すように、一の現像器に設けられた現像ローラ（同図の例ではブラック用現像器４Ｋに設けられた現像ローラ４４）が感光体２２と対向配置され、所定の現像バイアスを印加されることによって、静電潜像がトナーにより顕像化される。

さらに、（ｃ）着脱位置は、現像器の着脱操作を行うときのみ取りうる位置である。現像ユニット４がこの着脱位置に位置決めされると、図３（ｃ）に示すように、一の現像器が装置の外部筐体側面に設けられた開口部１２４に現れ、該開口部１２４を通して取り出すことができるようになる。図３（ｃ）は、ブラック用の現像器４Ｋが開口部１２４に現れた状態を示している。また、現像器を装着されていない支持フレーム４０に対しては、新たに現像器を装着することができるようになる。この着脱位置においては、いずれの現像器に設けられた現像ローラも感光体２２から離間した位置におかれる。このように、現像ユニット４が着脱位置に位置決めされたときに開口部１２４に現れた一の現像器のみを取り出し可能としている。すなわち、現像ユニット４が図３（ａ）に示すホームポジションや図３（ｂ）に示す現像位置に位置決めされた状態では、いずれの現像器も開口部１２４から取り出すことのできない位置にある。そのため、ユーザが不用意に現像器の着脱を行って装置を損傷することがない。なお、この画像形成装置では、４つの現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋのそれぞれに対して上記した現像位置および着脱位置が設定されている。

現像ユニット４が現像位置に位置決めされているとき、図３（ｂ）に示すように、１つの現像器に設けられた無線通信用アンテナが、本体側無線通信用アンテナ１０９と対向する位置に位置決めされる。図３（ｂ）の例に即して説明すると、現像器４Ｋの現像ローラ４４が感光体２２と対向する位置にあるとき、当該現像器４Ｋからみて現像ユニット４の回転方向Ｄ3において下流側隣接位置にある現像器４Ｙに設けられた無線通信用アンテナ４９２Ｙが、本体側無線通信用アンテナ１０９と対向する位置に位置決めされる。すなわち、この状態で、本体側無線通信用アンテナ１０９と現像器４Ｙ側の無線通信用アンテナ４９２Ｙとの間で無線通信が行われて、現像器４Ｙに設けられたメモリチップ４９１Ｙに記憶された情報が読み出される。また、当該メモリチップ４９１Ｙに新たな情報が書き込まれる。

このように、１つの現像器（図３（ｂ）では現像器４Ｋ）を用いて現像を行っている間に、隣接する現像器（図３（ｂ）では現像器４Ｙ）のメモリチップ（現像器４Ｙではメモリチップ４９１Ｙ）に対する読み書きが行われることとなる。現像動作の終了時には、最後に用いた現像器に設けられたメモリチップに対する読み書きを行った後に、現像ユニット４をホームポジションに位置決めする。すなわち、例えば現像器４Ｋを用いた現像により現像動作が終了したときは、現像器４Ｍを感光体２２の対向位置に位置決めし、現像器４Ｋのメモリチップ４９１Ｋに対する読み書きを行った後に、現像ユニット４がホームポジションに位置決めされることとなる。このように、各現像器の使用ごとに、当該現像器のメモリチップに対して読み書き処理が実行される。メモリチップに対する読み書き処理は、後述する図６に示す手順で行われる。

図４は現像器装着時の動作を示すフローチャート、図５は図４のステップＳ２のメモリチェック処理サブルーチンを示すフローチャートである。この実施形態では、装置本体１に新たな現像器が装着されると（ステップＳ１でＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、各メモリチップ４９１Ｙ，４９１Ｃ，４９１Ｍ，４９１Ｋに対してメモリチェック処理を実行する（ステップＳ２）。このメモリチェック処理では、図５に示すように、まず、ＣＲＣ（ Cyclic Redundancy Check）チェック処理を行って正常か否かが判定される（ステップＳ１１）。ＣＲＣチェック処理を行うことにより、当該メモリチップがＣＰＵ１０１に既知の構造を有しているか否かが判別されることとなる。ＣＲＣチェック処理が正常であれば（ステップＳ１１でＹＥＳ）、読出チェックが行われ（ステップＳ１２）、読出チェックが正常であれば（ステップＳ１２でＹＥＳ）、書込チェックが行われる（ステップＳ１３）。そして、書込チェックが正常であれば（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ＲＡＭ１０７の所定領域に、当該メモリチップが正常である旨を示す正常フラグをセットして（ステップＳ１４）、このサブルーチンを終了する。

一方、ＣＲＣチェックおよび読出チェックが正常で（ステップＳ１１でＹＥＳ、ステップＳ１２でＹＥＳ）、書込チェックのみが異常であれば（ステップＳ１３でＮＯ）、当該メモリチップがＣＰＵ１０１に既知の構造を有しており、記憶値を読み出すことは可能であるため、トナー残量に関する情報を読み出し（ステップＳ１５）、ＲＡＭ１０７の所定領域に当該情報を格納し（ステップＳ１６）、書込チェックのみが異常である旨を示すライト異常フラグをセットし（ステップＳ１７）、正常フラグをリセットして（ステップＳ１８）、このサブルーチンを終了する。

また、ＣＲＣチェックが異常であれば（ステップＳ１１でＮＯ）、当該メモリチップがＣＰＵ１０１に既知の構造を有していないため、記憶値を正常に読み取ることができないか、あるいは記憶値が信頼できない値である可能性がある。また、読出チェックが異常であれば（ステップＳ１２でＮＯ）、記憶値を読み出すことができない。そこで、ＣＲＣチェックが異常（ステップＳ１１でＮＯ）または読出チェックが異常（ステップＳ１２でＮＯ）であれば、トナー残量に関する情報として、ＲＡＭ１０７に予め設定されたデフォルト値を格納し（ステップＳ１９）、正常フラグをリセットして（ステップＳ１８）、このサブルーチンを終了する。上記デフォルト値としては、例えば、標準的なトナーカートリッジに貯留されるトナー量を採用することができる。

メモリチェック処理サブルーチンが終了すると、図４に戻って、正常フラグがセットされているか否かが判別され（ステップＳ３）、セットされていれば（ステップＳ３でＹＥＳ）、そのメモリチップに記憶された情報を読み出し、必要に応じてＲＡＭ１０７に格納する（ステップＳ４）。ここで読み出される情報は、当該現像器の製造ロットや製造時期に関する情報、当該現像器の使用状況に関する情報（稼動時間、着脱の回数および前回装置から取り出された時を表すタイムスタンプなど）およびトナー残量などに関する情報であるが、必ずしもこれらの全てを必要とするわけではなく、またこれら以外の情報を含んでもよい。

図６はメモリチップに対する読み書き動作を示すフローチャート、図７は図６のステップＳ２５，Ｓ２９の第１寿命判定モードサブルーチンを示すフローチャート、図８は図６のステップＳ３１の第２寿命判定処理サブルーチンを示すフローチャートである。

図６において、まず、ＣＰＵ１０１は、上記正常フラグがＲＡＭ１０７にセットされているか否かを判別し（ステップＳ２１）、セットされていれば（ステップＳ２１でＹＥＳ）、上記メモリチェック処理を実行し（ステップＳ２２）、次いで、再度、正常フラグがＲＡＭ１０７にセットされているか否かを判別し（ステップＳ２３）、セットされていれば（ステップＳ２３でＹＥＳ）、当該メモリチップからトナー残量を含む情報を読み出し（ステップＳ２４）、そのトナー残量を用いて第１寿命判定モードを実行する（ステップＳ２５）。

この第１寿命判定モードでは、読み出されたトナー残量とトナーカウンタ２００のカウント値とに基づき、トナー残量が更新され（ステップＳ４１）、その更新されたトナー残量に基づき寿命か否かが判別され（ステップＳ４２）、寿命でなければ（ステップＳ４２でＮＯ）、このサブルーチンを終了する一方、寿命であれば（ステップＳ４２でＹＥＳ）、現像器交換を促すメッセージを表示部１２に表示し（ステップＳ４３）、ＲＡＭ１０７の所定領域に寿命フラグをセットして（ステップＳ４４）、このサブルーチンを終了し、図６のステップＳ２６において、更新したトナー残量をメモリチップに書き込んで（ステップＳ２６）、このルーチンを終了する。

一方、ステップＳ２１またはステップＳ２３において、正常フラグがＲＡＭ１０７にセットされていなければ（ステップＳ２１でＮＯ、ステップＳ２３でＮＯ）、ＣＰＵ１０１は、ライト異常フラグがＲＡＭ１０７にセットされているか否かを判別し（ステップＳ２７）、セットされていれば（ステップＳ２７でＹＥＳ）、ＲＡＭ１０７に格納されているトナー残量を読み出し（ステップＳ２８）、そのトナー残量を用いて、上記第１寿命判定モードを実行する（ステップＳ２９）。そして、更新されたトナー残量をＲＡＭ１０７に書き込んで（ステップＳ３０）、このルーチンを終了する。

さらに、ステップＳ２７において、ライト異常フラグがＲＡＭ１０７にセットされていなければ（ステップＳ２７でＮＯ）、図８に示す第２寿命判定処理を実行して（ステップＳ３１）、このルーチンを終了する。

この第２寿命判定処理は、図６に示すように、現像器のメモリチップがＣＲＣチェックまたは読出チェックで異常と判定されたときに実行される処理であり、図５に示すように、これらの異常と判定された時点でＲＡＭ１０７にはトナー残量としてデフォルト値が格納されている。

この第２寿命判定処理では、図８に示すように、まず、寿命フラグがＲＡＭ１０７にセットされているか否かを判別し（ステップＳ５０）、セットされていれば（ステップＳ５０でＹＥＳ）、このサブルーチンを終了する。すなわち、一旦、寿命と判定された後は第２寿命判定処理は行わない。

一方、寿命フラグがセットされていなければ（ステップＳ５０でＮＯ）、トナー残量が５０％以下か否かが判別される（ステップＳ５１）。すなわち、ＲＡＭ１０７に格納されているトナー残量が読み出され、そのトナー残量とトナーカウンタ２００のカウント値とに基づきトナー残量が更新され、その更新されたトナー残量が、ＲＡＭ１０７に格納されているデフォルト値からみて５０％以下であるか否かが判別される。そして、トナー残量が５０％を超えていれば（ステップＳ５１でＮＯ）、ステップＳ５２において、前回の第２寿命判定モード（ステップＳ５３）の実行から、上記デフォルト値からみてトナー消費量が２５％に達したか否かが判別され、２５％消費されていれば（ステップＳ５３でＹＥＳ）、後述する第２寿命判定モードが実行される（ステップＳ５３）。すなわち、トナー残量が５０％を超えている間は、２５％のトナー消費ごとに、第２寿命判定モード（ステップＳ５３）が実行される。

同様にして、トナー残量が３０％〜５０％の間（ステップＳ５１でＹＥＳ、かつステップＳ５４でＮＯ）は、１０％のトナー消費ごとに（ステップＳ５５でＹＥＳ）、第２寿命判定モード（ステップＳ５６）が実行される。また、トナー残量が１０％〜３０％の間（ステップＳ５４でＹＥＳ、かつステップＳ５７でＮＯ）は、５％のトナー消費ごとに（ステップＳ５８でＹＥＳ）、第２寿命判定モード（ステップＳ５９）が実行される。また、トナー残量が１０％以下のときは（ステップＳ５７でＹＥＳ）は、１％のトナー消費ごとに（ステップＳ６０でＹＥＳ）、第２寿命判定モード（ステップＳ６１）が実行される。

図９は図８のステップＳ５３，Ｓ５６，Ｓ５９，Ｓ６１の第２寿命判定モードサブルーチンを示すフローチャート、図１０は現像バイアスと画像濃度との関係を示す図、図１１は図９のステップＳ７６の濃度制御動作サブルーチンを示すフローチャートである。

第２寿命判定モードでは、図９に示すように、まず、現像バイアスを多段階（ここでは、最も小さいバイアス値Ｖ1から最大のＶ6まで６段階で次第に増加させてゆくものとする）に変更設定しながら、各設定値でパッチ画像として例えばベタ画像をそれぞれ形成する（ステップＳ７１）。ベタ画像では、感光体２２の帯電電位や露光ユニット６からの光ビームＬの強度が画像濃度に及ぼす影響が小さいので、パッチ画像をベタ画像とすることで現像バイアスの調整を精度よくかつ容易に行うことができる。そして、それらのパッチ画像の濃度を濃度センサ６０により検出する（ステップＳ７２）。そして、検出された画像濃度に基づき、寿命であるか否かが判定される（ステップＳ７３）。ここで、図１０を参照して、この寿命判定について説明する。

なお、ここでは、図１０に示すように、次のように定義される評価値を用いて画像濃度を表すこととする。この評価値は、中間転写ベルト７１上におけるトナーの濃度を正規化して０から１までの範囲の数値で表したものである。すなわち、中間転写ベルト７１上に全くトナーが付着していない状態のときに評価値は０となる一方、中間転写ベルト７１表面をトナーが完全に覆った状態のときに評価値は１となる。つまり、当該トナーを使用して実現可能な最大濃度のトナー像が評価値１を有する。より一般的なトナー像の評価値は０から１までの間の数値を取る。

現像器内に十分な量のトナーがあるときには、図１０の曲線Ｐに示すように、画像濃度（評価値）は現像バイアスの増加に伴って増大する。しかしながら、トナー残量が少なくなると、曲線Ｒに示すように、現像バイアスを大きくしても画像濃度の増分Ｔ1は小さくなる。より甚だしい場合には、曲線Ｑに示すように、現像バイアスを大きくしているのに画像濃度が低下してしまい画像濃度の増分Ｔ2がマイナスとなることがある。これは、残り僅かなトナーが初めに形成されるパッチ画像のために消費されてしまい、後の方で形成するパッチ画像の現像に供されるトナーの量が不足するためである。

したがって、トナーの残量不足に起因してパッチ画像濃度が示す濃度異常のパターンとしては、
（１）最大現像バイアスＶ6で形成したパッチ画像の濃度Ｄv(６)が所定濃度（例えば評価値で０．９）に満たない；
（２）最大現像バイアスＶ6で形成したパッチ画像の濃度Ｄv(６)と、最小現像バイアスＶ1で形成したパッチ画像の濃度Ｄv(１)との濃度差が所定値よりも小さい；
（３）最大現像バイアスＶ6で形成したパッチ画像の濃度Ｄv(６)が、最小現像バイアスＶ1で形成したパッチ画像の濃度Ｄv(１)と同程度またはこれよりも低い；
などが挙げられる。これらのいずれか、あるいはこれらを適宜組み合わせてなる判断基準により、寿命が尽きたか、未だ寿命が残っているかを判定することができる。

そして、寿命であれば（ステップＳ７３でＹＥＳ）、現像器交換を促すメッセージを表示部１２に表示し（ステップＳ７４）、ＲＡＭ１０７の所定領域に寿命フラグをセットして（ステップＳ７５）、このサブルーチンを終了する。一方、寿命でなければ（ステップＳ７３でＮＯ）、濃度制御動作（ステップＳ５６）を実行して、このサブルーチンを終了する。図１のように構成された装置では、装置の電源が投入された直後や、スリープ状態から復帰した直後など、所定のタイミングで、各トナー色ごとに、濃度制御動作を実行する。このような電源投入後に実行される調整動作については多くの公知技術があるので、ここでは動作の概要のみを簡単に説明する。

図１１に示すように、まず、最適現像バイアス値を算出する（ステップＳ８１）。すなわち、各バイアス値で形成された各パッチ画像の濃度検出結果から、画像濃度が目標濃度と一致する、または最も近くなるような現像バイアスの値を最適現像バイアスとする。次に露光パワーの調整を行う。現像バイアスを上記で求めた最適現像バイアスに設定した状態で、露光ユニット６から感光体２２に照射される光ビームＬの強度（露光パワー）を多段階（ここでは４段階とする）に変更設定しながらパッチ画像としてのハーフトーン画像を形成する（ステップＳ８２）。ハーフトーン画像では露光パワーにより画像濃度が大きく変動するので、パッチ画像としてハーフトーン画像を用いることで露光パワーの調整を精度よく行うことができる。そして、各パッチ画像の濃度を濃度センサ６０により検出し（ステップＳ８３）、続いてそれらの検出結果から最適露光パワーを算出する（ステップＳ８４）。こうして１つのトナー色について現像バイアスおよび露光パワーの最適値が求まることとなる。

このように、この実施形態では、現像器４Ｙ，４Ｃ，４Ｍおよび４Ｋならびに感光体２２を備えるエンジン部ＥＧが、本発明の「画像形成手段」として機能しており、ＣＰＵ１０１が本発明の「メモリ判定手段」、「寿命判定手段」および「濃度制御手段」として機能している。また、各現像器４Ｙ，４Ｃ，４Ｍおよび４Ｋが本発明の「トナーカートリッジ」に相当しており、各現像器に設けられたメモリチップ４９１Ｙ，４９１Ｃ，４９１Ｍおよび４９１Ｋが本発明の「カートリッジ記憶手段」に相当している。

以上説明したように、この実施形態によれば、各現像器４９Ｙ，４９Ｃ，４９Ｍ，４９Ｋのメモリチップ４９１Ｙ，４９１Ｃ，４９１Ｍ，４９１Ｋに対して、ＣＲＣチェック、読出チェックおよび書込チェックにより正常か否かの判定を行い、正常と判定したときおよび書込チェックのみで異常と判定したときは、トナーカウンタ２００のカウント値に基づく第１寿命判定モードにより寿命の判定を行い、ＣＲＣチェックまたは読出チェックで異常と判定したときは、パッチ画像の画像濃度に基づく第２寿命判定モードにより寿命の判定を行っている。したがって、メモリチップ４９１Ｙ，４９１Ｃ，４９１Ｍ，４９１Ｋの異常に拘らず、各現像器４９Ｙ，４９Ｃ，４９Ｍ，４９Ｋの寿命を好適に判定することができる。その結果、大量の画像を連続的に形成している途中でトナーの残量低下に起因して画像にかすれや濃度不足などの画像欠陥が生じ、記録用紙や処理時間を無駄に消費してしまうのを未然に防止することができる。

また、この実施形態によれば、図８を参照して説明したように、トナー残量が低下するにつれて、第２寿命判定モードの実行間隔を短くしているため、より確実に、記録用紙や処理時間の無駄な消費を防止することができる。

また、この実施形態によれば、図９を参照して説明したように、パッチ画像を寿命判定と濃度制御動作とに共用しているため、パッチ画像を有効に利用することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、第２寿命判定モードの実行間隔をトナーカウンタ２００のカウント値に基づき決定しているが、これに限られない。例えば所定の画像形成枚数に達する度に実行したり、例えば現像器の稼働時間、より具体的には現像ローラの稼働時間をもって実行タイミングを定めるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ＣＲＣチェック、読出チェックおよび書込チェックによって各メモリチップが正常か否かを判定しているが、チェック内容はこれらに限られない。例えば読出チェックおよび書込チェックのみによって判定するようにしてもよい。

さらに、上記実施形態では、ＹＭＣＫ４色のトナーを使用したカラー画像形成装置に本発明が適用されているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、色の種類や色数の異なる画像形成装置に対しても適用することができる。例えばモノクロ画像形成装置に適用することもできる。

この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。 図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。 現像ユニットの停止位置を示す模式図。 現像器装着時の動作を示すフローチャート。 図４のメモリチェック処理サブルーチンを示すフローチャート。 メモリチップに対する読み書き動作を示すフローチャート。 図６の第１寿命判定モードサブルーチンを示すフローチャート。 図６の第２寿命判定処理サブルーチンを示すフローチャート。 図８の第２寿命判定モードサブルーチンを示すフローチャート。 現像バイアスと画像濃度との関係を示す図。 図９の濃度制御動作サブルーチンを示すフローチャート。

符号の説明

４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ…現像器（トナーカートリッジ、画像形成手段）、２２…感光体（画像形成手段）、１０１…ＣＰＵ（メモリ判定手段、寿命判定手段、濃度制御手段）、４９１Ｙ，４９１Ｍ，４９１Ｃ，４９１Ｋ…メモリチップ（カートリッジ記憶手段）

Claims (8)

1. 装置本体に対して着脱可能に構成され、トナーを貯留するトナーカートリッジと、
   前記トナーカートリッジに設けられ、当該トナーカートリッジに関する情報を記憶するカートリッジ記憶手段と、
   前記トナーカートリッジから供給されるトナーによりトナー像を形成する画像形成手段と、
   前記カートリッジ記憶手段が正常か否かの判定を行うメモリ判定手段と、
   前記画像形成手段のトナー像形成により消費されるトナー消費量をカウントするカウント手段と、
   前記トナーカートリッジに残っているトナー残量に対応する寿命の判定を行う寿命判定手段と
   を備え、
   前記寿命判定手段は、前記カウント手段のカウント値に基づき前記寿命の判定を行う第１寿命判定モードと、前記画像形成手段により形成されるパッチ画像としてのトナー像の濃度に基づき前記寿命の判定を行う第２寿命判定モードとを、前記メモリ判定手段の判定結果に基づき切り換える
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記メモリ判定手段は、前記カートリッジ記憶手段に対するＣＲＣチェック、読出チェックおよび書込チェックにより前記判定を行い、
   前記寿命判定手段は、前記メモリ判定手段が正常と判定したときおよび前記書込チェックのみで異常と判定したときは、前記第１寿命判定モードにより前記寿命の判定を行い、前記メモリ判定手段が前記ＣＲＣチェックまたは前記読出チェックで異常と判定したときは、前記第２寿命判定モードにより前記寿命の判定を行う
   請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記寿命判定手段は、前記第２寿命判定モードで寿命判定を実行するタイミングを前記トナー消費量に対応する値に基づき決定する請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記寿命判定手段は、前記トナー消費量に対応する値が増大すると、前記第２寿命判定モードでの前記寿命判定の実行間隔を短くする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記寿命判定手段は、前記第２寿命判定モードでの前記寿命判定の結果、寿命が尽きたと判定したときは、それ以降の寿命判定を行わない請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記寿命判定手段が前記第２寿命判定モードで前記寿命の判定を行うために、前記画像形成手段により前記パッチ画像が形成されたとき、該パッチ画像の濃度に基づき、トナー像の濃度に影響を与える前記画像形成手段の動作パラメータを調整する濃度制御動作を行う濃度制御手段をさらに備えた請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記装置本体は、複数の前記トナーカートリッジを装着可能に構成され、
   前記メモリ判定手段は、前記各トナーカートリッジごとに、前記カートリッジ記憶手段が正常か否かの判定を行い、
   前記寿命判定手段は、前記メモリ判定手段の判定結果に基づき、前記各トナーカートリッジごとに、前記第１寿命判定モードと前記第２寿命判定モードとを切り換える請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 装置本体に対して着脱可能に構成され、トナーを貯留するトナーカートリッジと、前記トナーカートリッジに設けられ、当該トナーカートリッジに関する情報を記憶するカートリッジ記憶手段とを備え、前記トナーカートリッジから供給されるトナーによりトナー像を形成する画像形成装置において、
   前記カートリッジ記憶手段が正常か否かの判定を行うメモリ判定工程と、
   前記トナー像の形成により消費されるトナー消費量をカウントするカウント工程と、
   前記トナーカートリッジに残っているトナー残量に対応する寿命の判定を行う寿命判定工程と
   を備え、
   前記寿命判定工程では、前記カウント工程でのカウント値に基づき前記寿命の判定を行う第１寿命判定モードと、パッチ画像として形成されるトナー像の濃度に基づき前記寿命の判定を行う第２寿命判定モードとを、前記メモリ判定工程での判定結果に基づき切り換える
   ことを特徴とするトナーカートリッジの寿命判定方法。

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