JP2004219993A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 長寿命化を実現することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 トナーが収容されたトナーカートリッジ７を交換する場合に、トナーカートリッジ７がない状態で、所定の光量レベルで投光する赤外ＬＥＤ１７と、赤外ＬＥＤ１７に対向する位置に設けられ、赤外ＬＥＤ１７より投光された光を受光するフォトダイオード１８と、受光された光の受光量を測定する受光量測定部１０４と、測定された受光量が一定となるように赤外ＬＥＤ１７の光量レベルを調節する光量調節部１１２と、調節された光量レベルを記憶する光量記憶部１１３と、トナーカートリッジ７がある状態で、光量記憶部１１３によって記憶された光量レベルでトナーに向けて投光された光の受光量に基づいてトナーの残量を測定するトナー有無検出回路１０５とを備える。
【選択図】 図５

Description

本発明は、トナーカートリッジに収容されているトナーを用いて感光体ドラムの表面にトナー画像を形成する画像形成装置に関するものである。

従来、コピー機やプリンタなどの画像形成装置では、次のように画像形成が行われる。帯電装置により一様に帯電された感光体ドラムの表面に、画像データに応じてＬＥＤ（Light Emitting Diode）光が照射され、感光体ドラム表面に静電潜像が形成される。この静電潜像に対してトナーカートリッジからトナーが供給され、感光体ドラム表面にトナー画像が形成された後、このトナー画像が転写装置の転写バイアスによって記録紙上に転写される。記録紙に転写された未定着状態のトナー画像は定着装置による加熱及び加圧で定着され、記録紙上に電子写真画像が形成される。

上記画像形成装置では、トナーカートリッジに収容されるトナーの残量が測定される。トナー残量の測定方法の一例として、赤外ＬＥＤとフォトダイオードとを用いた測定方法が提案されている。この測定方法を用いた画像形成装置では、赤外ＬＥＤの入射角を設定し、受光効率を向上させることで赤外ＬＥＤの発光強度を低く設定し、発光素子の寿命の低下を防止している（例えば、特許文献１参照。）。
特開平８−２０２１３６号公報

しかしながら、上記画像形成装置では、赤外ＬＥＤの入射角を設定することによって、寿命の低下を防止することはできるものの、検知幅を広くしたい場合や機械寿命が長い画像形成装置では、赤外ＬＥＤの寿命の低下を防止できない可能性がある。

また、近年、メンテナンスの回数を減らすことを目的として、トナーの容量が大きいトナーカートリッジが用いられているが、トナーカートリッジが大きくなると、赤外ＬＥＤとフォトダイオードとの距離が離れることになる。そのため、赤外ＬＥＤの発光レベルを大きくする必要があり、このことも赤外ＬＥＤの寿命の低下につながっている。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、長寿命化を実現することができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る画像形成装置は、トナーカートリッジに収容されているトナーを用いて感光体ドラムの表面にトナー画像を形成する画像形成装置であって、前記トナーの残量を測定するために前記トナーカートリッジに向けて光を投光する投光手段と、前記投光手段に対向する位置に設けられ、前記投光手段より投光された光を受光する受光手段と、前記受光手段によって受光された光の受光量を測定する受光量測定手段と、前記トナーカートリッジがない状態で、前記受光量測定手段によって測定された受光量が一定となるように前記投光手段の光量レベルを調節する光量調節手段と、前記光量調節手段によって調節された光量レベルを記憶する光量記憶手段と、前記トナーカートリッジがある状態で、前記光量記憶手段によって記憶された光量レベルでトナーに向けて投光された光の受光量に基づいてトナーの残量を測定する残量測定手段とを備える。

この構成によれば、トナーカートリッジがない状態で、受光される受光量が一定となるように光量レベルが調節され、調節された光量レベルが記憶され、トナーカートリッジがある状態で、記憶されている光量レベルで投光された光の受光量に基づいてトナーの残量が測定される。したがって、投光手段の光量レベルが、常に受光量が一定となる光量レベルに調節されるため、投光手段の光量レベルを抑えることができ、トナーの残量を測定するための投光手段の長寿命化を実現することができる。

また、上記の画像形成装置において、前記トナーを収容するトナーカートリッジの新旧を検知する新旧検知手段と、トナー像が転写された用紙の排出枚数を測定する枚数測定手段とをさらに備え、前記残量測定手段は、前記新旧検知手段によってトナーカートリッジが新品と判断された時点から、前記枚数測定手段によって測定される用紙の枚数が所定枚数以下である場合、トナーの残量を測定しないことが好ましい。

この構成によれば、新旧検知手段によって、トナーを収容するトナーカートリッジの新旧が検知され、枚数測定手段によって、トナー像が転写された用紙の排出枚数が測定され、新旧検知手段によってトナーカートリッジが新品と判断された時点から、枚数測定手段によって測定される用紙の枚数が所定枚数以下であると判断された場合、残量測定手段によって、トナーの残量が測定されない。つまり、トナーカートリッジが新品に交換され、且つトナー像が形成された用紙の排出枚数が少ない場合は、トナーがほとんど使用されておらず、トナーはほとんど減っていないため、トナーの残量を測定する必要がない。そこで、新旧検知手段によってトナーカートリッジが新品と判断された時点から、枚数測定手段によって測定される用紙の枚数が所定枚数以下であると判断された場合、トナーの残量を測定しないようにすることで投光手段の投光回数を減らすことができ、トナーの残量を測定するための投光手段の長寿命化を実現することができる。

また、上記の画像形成装置において、前記トナーを収容するトナーカートリッジの新旧を検知する新旧検知手段と、前記感光体ドラムの表面に静電潜像を形成するための光を照射する光源と、印字データに対応して前記光源によって照射される点灯ドット数を測定するドット数測定手段とをさらに備え、前記残量測定手段は、前記新旧検知手段によってトナーカートリッジが新品と判断された時点から、前記ドット数測定手段によって測定される点灯ドット数が所定数以下である場合、トナーの残量を測定しないことが好ましい。

この構成によれば、新旧検知手段によって、トナーを収容するトナーカートリッジの新旧が検知され、光源によって、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成するための光が照射され、ドット数測定手段によって、印字データに対応して光源によって照射される点灯ドット数が測定され、新旧検知手段によってトナーカートリッジが新品と判断された時点から、ドット数測定手段によって測定される点灯ドット数が所定数以下である場合、残量測定手段によって、トナーの残量が測定されない。つまり、トナーカートリッジが新品に交換され、且つ印字データに対応して光源によって照射される点灯ドット数が少ない場合は、トナーがほとんど使用されておらず、トナーはほとんど減っていないため、トナーの残量を測定する必要がない。そこで、新旧検知手段によってトナーカートリッジが新品と判断された時点から、ドット数測定手段によって測定される点灯ドット数が所定数以下である場合、トナーの残量を測定しないようにすることで投光手段の投光回数を減らすことができ、トナーの残量を測定するための投光手段の長寿命化を実現することができる。

また、上記の画像形成装置において、前記トナーカートリッジは、前記トナーの色に応じて複数設けられ、前記光量調節手段は、前記トナーカートリッジがない状態で、前記受光量測定手段によって測定された受光量が一定となるように各トナー色に応じて前記投光手段の光量レベルを調節することが好ましい。

この構成によれば、トナーカートリッジがトナーの色に応じて複数設けられており、受光量測定手段によって測定された受光量が一定となるように各トナー色に応じて投光手段の光量レベルが調節されるため、例えば、使用頻度の高いトナー色と、使用頻度の低いトナー色とが同じ光量レベルで発光するように調節され、トナー色に応じて設けられたトナーの残量を測定するための投光手段の長寿命化を実現することができる。

請求項１に記載の発明によれば、トナーカートリッジがない状態で、受光される受光量が一定となるように光量レベルが調節され、調節された光量レベルが記憶され、トナーカートリッジがある状態で、記憶されている光量レベルで投光された光の受光量に基づいてトナーの残量が測定される。したがって、投光手段の光量レベルが、常に受光量が一定となる光量レベルに調節されるため、投光手段の光量レベルを抑えることができ、トナーの残量を測定するための投光手段の長寿命化を実現することができる。

請求項２に記載の発明によれば、新旧検知手段によって、トナーを収容するトナーカートリッジの新旧が検知され、枚数測定手段によって、トナー像が転写された用紙の排出枚数が測定され、新旧検知手段によってトナーカートリッジが新品と判断された時点から、枚数測定手段によって測定される用紙の枚数が所定枚数以下であると判断された場合、残量測定手段によって、トナーの残量が測定されないため、投光手段の投光回数を減らすことができ、トナーの残量を測定するための投光手段の長寿命化を実現することができる。

請求項３に記載の発明によれば、新旧検知手段によって、トナーを収容するトナーカートリッジの新旧が検知され、光源によって、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成するための光が照射され、ドット数測定手段によって、印字データに対応して光源によって照射される点灯ドット数が測定され、新旧検知手段によってトナーカートリッジが新品と判断された時点から、ドット数測定手段によって測定される点灯ドット数が所定数以下である場合、残量測定手段によって、トナーの残量が測定されないため、投光手段の投光回数を減らすことができ、トナーの残量を測定するための投光手段の長寿命化を実現することができる。

請求項４に記載の発明によれば、トナーカートリッジがトナーの色に応じて複数設けられており、受光量測定手段によって測定された受光量が一定となるように各トナー色に応じて投光手段の光量レベルが調節されるため、例えば、使用頻度の高いトナー色と、使用頻度の低いトナー色とが同じ光量レベルで発光するように調節され、トナー色に応じて設けられたトナーの残量を測定するための投光手段の長寿命化を実現することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、プリンタ（画像形成装置の一例）１では、プリンタ本体２内にブラック（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色用にそれぞれ現像装置３が備えられている。それぞれの現像装置３には感光体ドラム４が備えられ、図中の矢印方向に回転するようになっている。この感光体ドラム４が帯電部５によって一様に帯電され、外部ＰＣ等から入力された画像データに基づくＬＥＤ（Light Emitting Diode）光が、ＬＥＤアレイヘッド６からドラム表面上に照射されて静電潜像が形成され、この静電潜像にトナーが供給されてトナー像が形成される。このトナーの供給は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色に応じたトナー供給容器（トナーカートリッジ）７から現像装置３を介してそれぞれ行われる。これら各色用に４つの感光体ドラム４が並設されている下方には用紙搬送ベルト８が配設されている。用紙搬送ベルト８は加圧ローラ９によって各感光体ドラム４に押し付けられた状態とされ、ローラ１０，１１によって感光体ドラム４の回転方向の順方向に回転されるようになっている。

そして感光体ドラム４と用紙搬送ベルト８との間に、給紙機構１２から用紙搬送路１３を経由して用紙が搬送され、用紙が各色の感光体ドラム４と用紙搬送ベルト８との間を搬送されていく間に、各感光体ドラム４表面の各色のトナー像が転写バイアスによって次々に用紙に転写される。全ての感光体ドラム４からトナー像が転写された用紙は定着ローラ対を有する定着装置１４に搬送され、ここでトナー像が定着ローラ対によるニップで熱定着されてカラー画像が形成される。定着装置１４を通過した用紙は用紙搬送路１５に送られ、排出部１６から排出される。なお、上記の各感光体ドラム４には、感光体ドラム４上の残留トナー等を除去するためにクリーニング機構２０が備えられている。

なお、本実施の形態におけるプリンタ１は、フルカラー印刷可能なタンデム方式の画像形成装置であるため、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色用に現像装置３、感光体ドラム４、帯電部５、ＬＥＤアレイヘッド６及びトナーカートリッジ７がそれぞれ複数（４つ）設けられているが、本発明は特にこれに限定されず、例えば白黒印刷のみが可能な画像形成装置の場合、ブラック用の現像装置３、感光体ドラム４、帯電部５、ＬＥＤアレイヘッド６及びトナーカートリッジ７をそれぞれ１つずつ設けてもよい。

図２は、トナーカートリッジ７の近傍を示す斜視図であり、図３は、図２に示すトナーカートリッジ７をＺ方向から見た斜視図であり、図４は、図２に示すトナーカートリッジ７をＸ方向から見た斜視図である。

図２〜４に示すように、トナーカートリッジ７の上方には赤外ＬＥＤ（投光手段）１７が設けられ、トナーカートリッジ７の下方には赤外ＬＥＤ１７に対向する位置にフォトダイオード（受光手段）１８が設けられている。トナーカートリッジ７の上方に設けられた赤外ＬＥＤ１７は、所定の光量レベルで赤外光をトナーカートリッジ７に向けて放射する。赤外ＬＥＤ１７から放射された赤外光は、トナーカートリッジ７の側壁の赤外ＬＥＤ１７側に設けられた透明の透明板７１を透過してトナーカートリッジ７内に入射する。トナーカートリッジ７内に入射した赤外光は、トナーカートリッジ７内に収容されたトナーを通過してトナーカートリッジ７の側壁のフォトダイオード１８側に設けられた透明の透明板７２を透過してフォトダイオード１８によって受光される。なお、透明版７１，７２の材料としては、赤外ＬＥＤ１７から放射される赤外光の光量が減衰しにくい材料であればよい。フォトダイオード１８は、トナーカートリッジ７を挟んで赤外ＬＥＤ１７に対向する位置に設けられ、且つ赤外ＬＥＤ１７の光軸Ｌ（図３参照）上に設けられており、受光した赤外光の受光量に応じた電圧値を出力する。

赤外ＬＥＤ１７から投光された赤外光は、トナーカートリッジ７内に収容されたトナーを通過してフォトダイオード１８によって受光されるが、トナーを通過する間に光量が減衰するため、フォトダイオード１８によって受光された受光量に応じた電圧値を検出することによってトナーの残量を測定することができる。

なお、赤外ＬＥＤ１７及びフォトダイオード１８の位置は、赤外ＬＥＤ１７からの光がフォトダイオード１８で受光される位置であれば特に上記に限定されない。

図５は、本発明の第１の実施形態にかかる画像形成装置の主要構成を示すブロック図である。図５に示すように、プリンタ１は、赤外ＬＥＤ１７、フォトダイオード１８、制御部１０１、Ｄ／Ａ変換部１０２、駆動回路１０３、受光量測定部１０４、トナー有無検出回路１０５、トナー新旧検知部１０６、排出枚数測定部１０７、表示装置１０８、ＲＯＭ（Read-Only Memory）１０９及びＲＡＭ（Random Access Memory）１１０を備えて構成される。

赤外ＬＥＤ１７は、制御部１０１からの制御信号に基づいて、トナーの残量を測定するための赤外光をトナーカートリッジ７に向けて投光するものである。フォトダイオード１８は、赤外ＬＥＤ１７から投光された赤外光を受光するものであり、受光量に応じた電圧値を出力する。フォトダイオード１８は、受光量に応じて電圧値が変化し、受光量が小さい場合は高い電圧値が得られ、受光量が大きい場合は低い電圧値が得られる。

制御部１０１は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）で実現され、赤外ＬＥＤ１７のオン／オフを制御する発光制御部１１１、フォトダイオード１８で受光される受光量が一定となるように赤外ＬＥＤ１７の光量レベルを調節する光量調節部１１２及び調節された光量レベルを記憶する光量記憶部１１３で構成される。発光制御部１１１は、赤外ＬＥＤ１７のオン／オフを制御するオン／オフ制御信号を駆動回路１０３に出力する。光量調節部１１２は、トナーカートリッジ７がない状態で、後述する受光量測定部１０４によって測定される受光量が一定となるように赤外ＬＥＤ１７の光量レベルを調節する。光量記憶部１１３は、光量調節部１１２によって調節された光量レベルをＲＡＭ１１０に記憶する。また、光量調節部１１２は、ＲＡＭ１１０に記憶された光量レベルで赤外ＬＥＤ１７を発光するために光量制御信号をＤ／Ａ変換部１０２に出力する。

Ｄ／Ａ変換部１０２は、制御部１０１から出力されたデジタル信号である光量制御信号をアナログ信号に変換し、アナログ信号に変換された光量制御信号を駆動回路１０３に出力する。

駆動回路１０３は、制御部１０１から出力されるオン／オフ制御信号及びＤ／Ａ変換部１０２から出力される光量制御信号に基づいて赤外ＬＥＤ１７を駆動する。

受光量測定部１０４は、例えばＡ／Ｄ変換器で実現され、フォトダイオード１８で受光される受光量を測定する。受光量測定部１０４は、測定したアナログ値である受光量をデジタル値に変換して制御部１０１の光量調節部１１２に出力する。

トナー有無検出回路１０５は、フォトダイオード１８から出力される電圧値に基づいて、トナーカートリッジ７に収納されているトナーの有無を検出し、トナーがあると判断した場合、トナー有信号を制御部１０１に出力し、トナーがないと判断した場合、トナー無信号を制御部１０１に出力する。トナー有無検出回路１０５は、所定の電圧値を閾値として設定し、フォトダイオード１８からの出力電圧値が所定の閾値以上である場合はＨレベルと判定し、所定の閾値より小さい場合はＬレベルと判定し、このＬレベルとなる期間の測定期間（発光時間）内における合計が、当該測定期間に占める割合を算出することにより、トナーの残量の検出を行っている。つまり、この割合が低ければ、トナーの残量は充分にあるとしてトナー無信号を制御部１０１に出力し、割合が高ければ、トナーの残量が少ないとしてトナー無信号を制御部１０１に出力する。

トナー新旧検知部１０６は、トナーカートリッジ７が新品か否かを検知する。具体的には、新品のトナーカートリッジ７にフューズを設け、トナーカートリッジ７のフューズの導通を検知し、導通があれば新品と判断し、その後フューズに電流を流してフューズを遮断する。これにより、新品のカートリッジ７が一旦セットされた後は、フューズが切断され通電しなくなるため、この通電の有無を検知することによってトナーカートリッジ７が新品であるか、旧品であるかを判別する。トナー新旧検知部１０６において検知されたトナーカートリッジ７の新旧は、ＮＥＷ／ＯＬＤ信号として制御部１０１に出力される。

なお、トナー新旧検知部１０６は、トナーカートリッジ７の通電の有無を検知することによって当該トナーカートリッジ７が新品であるか否かを判断するとしたが、本発明は特にこれに限定されず、トナーカートリッジの重量を測定することによって新旧を検知してもよい。つまり、新品のトナーカートリッジと使用済みのトナーカートリッジとでは、収容されるトナーの量が異なるため、トナーカートリッジ自身の重量が変化する。そこで、トナーカートリッジの重量を測定することによって新品のトナーカートリッジであるか、使用済みのトナーカートリッジであるかを判別することができる。

排出枚数測定部１０７は、排出部１６から排出されるトナー像が形成された用紙の枚数を測定する。排出枚数測定部１０７としては、例えば用紙搬送路１５にセンサを設け、通過する用紙の枚数を累積してカウントする方法や、ユーザからの印刷指示等が入力される操作パネルを用いてユーザによって設定される枚数を累積してカウントする方法など、種々の方法が採用可能である。

なお、トナー有無検出回路１０５は、トナー新旧検知部１０６によってトナーカートリッジが新品と判断された時点から累積してカウントされた用紙の排出枚数が所定枚数以下である場合、トナーの残量を測定しない。

表示装置１０８は、例えば液晶タッチパネル等で実現され、例えば「トナーがなくなりました」と表示することによって、トナーがなくなったことをユーザに通知し、ユーザはこの表示を見ることによってトナーの有無を確認することができる。

なお、本実施の形態におけるプリンタ１は、フルカラー印刷可能なタンデム方式の画像形成装置であるため、図５に示す上記構成は、各トナー（ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン）を収容するトナーカートリッジ７の数に応じて複数設けられている。

次に、図５に示す第１の実施形態における画像形成装置を用いて赤外ＬＥＤ１７の光量レベルを調節する動作について説明する。図６は、第１の実施形態において、赤外ＬＥＤ１７の光量レベルを調節する処理の一例を示すフローチャート図である。なお、以下の処理は、トナーが収容されたトナーカートリッジ７の交換時に、トナーカートリッジ７がない状態で行われる処理である。

ステップＳ１において、制御部１０１は、受光量を測定するために赤外ＬＥＤ１７を発光するようにオン／オフ制御信号を駆動回路１０３に出力するとともに、赤外ＬＥＤ１７を所定の光量レベルで発光させるための光量制御信号をＤ／Ａ変換部１０２に出力する。Ｄ／Ａ変換部１０２は、デジタル値である光量制御信号をアナログ値に変換し、駆動回路１０３に出力する。駆動回路１０３は、オン／オフ制御信号及び光量制御信号に基づいて赤外ＬＥＤ１７を発光させる。赤外ＬＥＤ１７から発光された光は、トナーを通過してフォトダイオード１８によって受光される。

ステップＳ２において、受光量測定部１０４は、フォトダイオード１８で受光された受光量を測定する。受光量測定部１０４は、測定した受光量を制御部１０１に出力する。

ステップＳ３において、制御部１０１は、測定された受光量が一定となるように光量レベルを調節する。ステップＳ４において、制御部１０１は、測定された受光量が一定となるように調節された光量レベルをＲＡＭ１１０に記憶する。

以上の処理が、トナーカートリッジ７を交換する毎に行われ、フォトダイオード１８で受光される受光量が一定となるように、赤外ＬＥＤ１７の光量レベルの調節が行われ、調節された光量レベルがＲＡＭ１１０に記憶される。そして、トナーカートリッジ７が入れられると、上記のようにして調節された光量レベルで赤外ＬＥＤ１７を発光させ、トナー残量の測定が行われる。

次に、図５に示す第１の実施形態における画像形成装置を用いてトナー残量を測定する動作について説明する。図７は、第１の実施形態において、トナー残量を測定する処理の一例を示すフローチャート図である。なお、以下の処理は、制御部１０１がＲＯＭ１０９に記憶されているプログラムに基づいて実行する処理である。

ステップＳ１１において、制御部１０１は、トナーカートリッジが新品であるか否かを判断する。制御部１０１は、トナー新旧検知部１０６から出力されるＮＥＷ／ＯＬＤ信号に基づいて、トナーカートリッジ７が新品であるか、使用済みであるかを判断する。ここで、トナーカートリッジ７が新品であると判断されると（ステップＳ１１でＹＥＳ）、ステップＳ１２に移行し、トナーカートリッジ７が旧品であると判断されると（ステップＳ１１でＮＯ）、ステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１２において、制御部１０１は、トナーカートリッジ７が新品に交換されたと判断して、用紙の排出枚数を０にクリアして処理を終了する。

ステップＳ１３において、制御部１０１は、排出枚数が所定枚数以上であるか否かを判断する。制御部１０１は、排出枚数測定部１０７によって測定される排出枚数が所定枚数以上であるか否かを判断する。なお、所定枚数とは、トナーが充分残っており、トナー残量を測定する必要がない枚数であり、例えば、あらかじめ実験することによって得られる枚数である。ここで、排出枚数が所定枚数以上であると判断されると（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ステップＳ１４に移行し、排出枚数が所定枚数より少ないと判断されると（ステップＳ１３でＮＯ）、トナー残量を測定する必要はないとして終了となる。

ステップＳ１４において、制御部１０１は、ＲＡＭ１１０に記憶されている光量レベルを読み出す。

ステップＳ１５において、制御部１０１は、トナー残量を測定するために赤外ＬＥＤ１７を発光するようにオン／オフ制御信号を駆動回路１０３に出力するとともに、赤外ＬＥＤ１７の光量レベルを、ＲＡＭ１１０から読み出された光量レベルに変化させるための光量制御信号をＤ／Ａ変換部１０２に出力する。Ｄ／Ａ変換部１０２は、デジタル信号である光量制御信号をアナログ信号に変換し、駆動回路１０３に出力する。駆動回路１０３は、オン／オフ制御信号及び光量制御信号に基づいて赤外ＬＥＤ１７を発光させる。赤外ＬＥＤ１７から発光された光は、トナーカートリッジ７内に収容されているトナーを通過してフォトダイオード１８によって受光される。トナー有無検出回路１０５は、フォトダイオード１８から出力される電圧値に基づいてトナーの有無を検出し、制御部１０１にトナーの有無を表すトナー有無信号を出力する。

ステップＳ１６において、制御部１０１は、トナー有無検出回路１０５から出力されるトナー有無信号に基づいて、トナーがあるか否かを判断する。制御部１０１は、トナー有無信号がトナー無しを表すトナー無信号である場合（ステップＳ１６でＮＯ）、ステップＳ１７に移行し、トナー有無信号がトナーありを表すトナー有信号である場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、処理を終了する。

ステップＳ１７において、制御部１０１は、トナーが無いことをユーザに通知するため、トナーが無いことを通知する表示をするように表示装置１０８を制御する。表示装置１０８は、「トナーがなくなりました」と表示することで、トナーがなくなったことをユーザに通知する。

このように、トナーが収容されたトナーカートリッジ７の交換時に、トナーカートリッジ７がない状態で、受光される受光量が一定となるように光量レベルが調節され、調節された光量レベルが記憶され、トナーカートリッジ７がある状態で、記憶されている光量レベルで投光された光の受光量に基づいてトナーの残量が測定される。したがって、トナーカートリッジ７を交換する毎に、赤外ＬＥＤ１７の光量レベルが、常に受光量が一定となる光量レベルに調節されるため、赤外ＬＥＤ１７の光量レベルを抑えることができ、トナーの残量を測定するための赤外ＬＥＤ１７の長寿命化を実現することができる。

また、トナー新旧検知部１０６によって、トナーを収容するトナーカートリッジの新旧が検知され、排出枚数測定部１０７によって、トナー像が転写された用紙の排出枚数が測定され、トナー新旧検知部１０６によってトナーカートリッジが新品と判断された時点から、排出枚数測定部１０７によって測定される用紙の枚数が所定枚数以下であると判断された場合、トナーの残量が測定されないため、赤外ＬＥＤ１７の投光回数を減らすことができ、トナーの残量を測定するための赤外ＬＥＤ１７の長寿命化を実現することができる。

なお、本実施の形態におけるプリンタ１は、フルカラー印刷可能なタンデム方式の画像形成装置であるため、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各トナー色用にトナーカートリッジ７が複数設けられており、各トナー色は、その使用頻度に応じて残量が異なってくる。例えば、ブラック用のトナーは、イエロー、マゼンタ、シアン用のトナーに比べて使用頻度が高いため、早く消費される傾向にある。しかしながら、光量調節部１１２によって、常に受光量が一定となるように光量レベルが調節されるため、ブラック用のトナー残量を測定する場合と、イエロー、マゼンタ、シアン用のトナー残量を測定する場合とでは、同じ光量レベルで発光するように調節され、トナー色に応じて設けられたトナーの残量を測定するための赤外ＬＥＤ１７の長寿命化を実現することができる。

また、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各トナー色用にトナーカートリッジ７が複数設けられたフルカラー印刷可能なタンデム方式の画像形成装置であって、各トナー色の消費量が略同じである場合、複数のトナーカートリッジ７のうちの１のトナーカートリッジ７における赤外ＬＥＤ１７を発光させることによって調節された光量レベルに基づいて、他のトナーカートリッジ７における赤外ＬＥＤ１７の光量レベルを調節させてもよい。この場合、受光量測定部１０４をトナー色の数に応じて複数設ける必要がなく、画像形成装置の構成を簡略化することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、トナー新旧検知部１０６によって、トナーを収容するトナーカートリッジの新旧が検知され、排出枚数測定部１０７によって、トナー像が転写された用紙の排出枚数が測定され、トナー新旧検知部１０６によってトナーカートリッジが新品と判断された時点から、排出枚数測定部１０７によって測定される用紙の枚数が所定枚数以下であると判断された場合、トナーの残量が測定されないようにしている。これに対し、第２の実施形態では、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する際に、印字データに対応して感光体ドラムの表面に照射される光の点灯ドット数を測定し、トナーカートリッジが新品と判断された時点から、測定される点灯ドットの数が所定数以下である場合、トナーの残量が測定されないようにする。

図８は、本発明の第２の実施形態にかかる画像形成装置の主要構成を示すブロック図である。図８に示すように、プリンタ１’は、赤外ＬＥＤ１７、フォトダイオード１８、制御部１０１、Ｄ／Ａ変換部１０２、駆動回路１０３、受光量測定部１０４、トナー有無検出回路１０５、トナー新旧検知部１０６、表示装置１０８、ＲＯＭ１０９、ＲＡＭ１１０、露光部（光源）２０１及びドット数測定部（ドット数測定手段）２０２を備えて構成される。なお、図８に示す第２の実施形態のプリンタ１’において、図５に示す第１の実施形態におけるプリンタ１と同一の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。

露光部２０１は、例えば、ＬＥＤアレイヘッド６等で構成され、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成するための光を照射する。ここで、静電潜像の形成について説明する。上述したように、露光部２０１は、帯電部５によって一様に帯電された感光体ドラム４に対して、印字データ（ドット画像）に基づく光を照射し、静電潜像を形成する。ＬＥＤアレイヘッド６は、感光体ドラム４の周面に対向して配置されており、ライン方向に所定数のＬＥＤを有している。露光部２０１は、ドット画像の１ライン分に応じたＬＥＤを発光させることによって露光する。感光体ドラム４へ１ライン分のドット画像が露光された後、露光部２０１は、再びドット画像の１ライン分に応じたＬＥＤを発光させることによって露光する。すなわち、次の露光は、前に露光したラインの１ライン下に行われる。

ドット数測定部２０２は、印字データに対応して露光部２０１によって照射される点灯ドット数を測定する。具体的に、ドット数測定部２０２は、ＬＥＤアレイヘッド６に出力される発光制御信号であるオン／オフ信号を検出し、オン信号が検出される度に点灯ドット数を累積してカウントする。

トナー有無検出回路１０５は、トナー新旧検知部１０６によってトナーカートリッジが新品と判断された時点から、ドット数測定部２０２によって測定される点灯ドット数が所定数以下である場合、トナーの残量を測定しない。

なお、図８に示す第２の実施形態における画像形成装置を用いて赤外ＬＥＤ１７の光量レベルを調節する動作については、図６に示す第１の実施形態における赤外ＬＥＤ１７の光量レベルを調節する動作と同じであるので説明を省略する。

次に、図８に示す第２の実施形態における画像形成装置を用いてトナー残量を測定する動作について説明する。図９は、第２の実施形態において、トナー残量を測定する処理の一例を示すフローチャート図である。なお、以下の処理は、制御部１０１がＲＯＭ１０９に記憶されているプログラムに基づいて実行する処理である。

ステップＳ２１において、制御部１０１は、トナーカートリッジが新品であるか否かを判断する。制御部１０１は、トナー新旧検知部１０６から出力されるＮＥＷ／ＯＬＤ信号に基づいて、トナーカートリッジ７が新品であるか、使用済みであるかを判断する。ここで、トナーカートリッジ７が新品であると判断されると（ステップＳ２１でＹＥＳ）、ステップＳ２２に移行し、トナーカートリッジ７が旧品であると判断されると（ステップＳ２１でＮＯ）、ステップＳ２３に移行する。

ステップＳ２２において、制御部１０１は、トナーカートリッジ７が新品に交換されたと判断して、ドット数測定部２０２で測定される点灯ドット数を０にクリアして処理を終了する。

ステップＳ２３において、制御部１０１は、印字データに対応して露光部２０１によって照射される点灯ドット数が所定ドット数以上であるか否かを判断する。なお、所定ドット数とは、トナーが充分残っており、トナー残量を測定する必要がない点灯ドット数であり、例えば、あらかじめ実験することによって得られる点灯ドット数である。ここで、点灯ドット数が所定ドット数以上であると判断されると（ステップＳ２３でＹＥＳ）、ステップＳ２４に移行し、点灯ドット数が所定ドット数より少ないと判断されると（ステップＳ２３でＮＯ）、トナー残量を測定する必要はないとして終了となる。

ステップＳ２４からステップＳ２７までの処理は、図７に示すステップＳ１４からステップＳ１７までの処理と同じであるので、説明を省略する。

このように、露光部２０１によって、感光体ドラム４の表面に静電潜像を形成するための光が照射され、トナー新旧検知部１０６によって、トナーを収容するトナーカートリッジの新旧が検知され、ドット数測定部２０２によって、印字データに対応して露光部２０１によって照射される点灯ドット数が測定され、トナー新旧検知部１０６によってトナーカートリッジが新品と判断された時点から、ドット数測定部２０２によって測定される点灯ドット数が所定数以下であると判断された場合、トナーの残量が測定されないため、赤外ＬＥＤ１７の投光回数を減らすことができ、トナーの残量を測定するための赤外ＬＥＤ１７の長寿命化を実現することができる。

なお、本実施形態では、複数のＬＥＤがライン上に配置されたＬＥＤアレイヘッド６を感光体ドラム４の表面に照射することによって露光しているが、本発明は特にこれに限定されず、レーザ光を感光体ドラム４の表面に走査することによって露光してもよい。

本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す模式図である。 トナーカートリッジ７の近傍を示す斜視図である。 図２に示すトナーカートリッジ７をＺ方向から見た斜視図である。 図２に示すトナーカートリッジ７をＸ方向から見た斜視図である。 本発明の第１の実施形態にかかる画像形成装置の主要構成を示すブロック図である。 第１の実施形態において、赤外ＬＥＤの光量レベルを調節する処理の一例を示すフローチャート図である。 第１の実施形態において、トナー残量を測定する処理の一例を示すフローチャート図である。 本発明の第２の実施形態にかかる画像形成装置の主要構成を示すブロック図である。 第２の実施形態において、トナー残量を測定する処理の一例を示すフローチャート図である。

符号の説明

１ プリンタ
７ トナーカートリッジ
１７ 赤外ＬＥＤ
１８ フォトダイオード
１０１ 制御部
１０２ Ｄ／Ａ変換部
１０３ 駆動回路
１０４ 受光量測定部
１０５ トナー有無検出回路
１０６ トナー新旧検知部
１０７ 排出枚数測定部
１０８ 表示装置
１０９ ＲＯＭ
１１０ ＲＡＭ
１１１ 発光制御部
１１２ 光量調節部
１１３ 光量記憶部

Claims (4)

1. トナーカートリッジに収容されているトナーを用いて感光体ドラムの表面にトナー画像を形成する画像形成装置であって、
   前記トナーの残量を測定するために前記トナーカートリッジに向けて光を投光する投光手段と、
   前記投光手段に対向する位置に設けられ、前記投光手段より投光された光を受光する受光手段と、
   前記受光手段によって受光された光の受光量を測定する受光量測定手段と、
   前記トナーカートリッジがない状態で、前記受光量測定手段によって測定された受光量が一定となるように前記投光手段の光量レベルを調節する光量調節手段と、
   前記光量調節手段によって調節された光量レベルを記憶する光量記憶手段と、
   前記トナーカートリッジがある状態で、前記光量記憶手段によって記憶された光量レベルでトナーに向けて投光された光の受光量に基づいてトナーの残量を測定する残量測定手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナーを収容するトナーカートリッジの新旧を検知する新旧検知手段と、
   トナー像が転写された用紙の排出枚数を測定する枚数測定手段とをさらに備え、
   前記残量測定手段は、前記新旧検知手段によってトナーカートリッジが新品と判断された時点から、前記枚数測定手段によって測定される用紙の枚数が所定枚数以下である場合、トナーの残量を測定しないことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記トナーを収容するトナーカートリッジの新旧を検知する新旧検知手段と、
   前記感光体ドラムの表面に静電潜像を形成するための光を照射する光源と、
   印字データに対応して前記光源によって照射される点灯ドット数を測定するドット数測定手段とをさらに備え、
   前記残量測定手段は、前記新旧検知手段によってトナーカートリッジが新品と判断された時点から、前記ドット数測定手段によって測定される点灯ドット数が所定数以下である場合、トナーの残量を測定しないことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記トナーカートリッジは、前記トナーの色に応じて複数設けられ、
   前記光量調節手段は、前記トナーカートリッジがない状態で、前記受光量測定手段によって測定された受光量が一定となるように各トナー色に応じて前記投光手段の光量レベルを調節することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。

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