JP2012177860A

JP2012177860A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2012177860A
Application number: JP2011041805A
Authority: JP
Inventors: Satoru Suzuki; 悟鈴木
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2012-09-13
Anticipated expiration: 2031-02-28
Also published as: JP5402961B2

Abstract

【課題】現像剤の帯電性能の低下を抑制しつつ、精度良くカートリッジの交換時期を判定する。
【解決手段】駆動力が入力されることでアジテータと現像ローラとが共に回転する交換可能なカートリッジ内の現像剤の量を光学的に検出する画像形成装置であって、受光素子での受光量に基づく判定対象値Ｒが判定閾値Ｔｈ２を超えた場合にカートリッジが交換時期であると判定する判定手段を備える。判定手段は、画像形成動作を完了させるのにアジテータを２回転させれば十分である印刷ジョブ（１枚印刷ジョブ）が入力された場合、アジテータが２回転する間に判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を超えたか否かを判定し、仮判定閾値Ｔｈ１を超えない場合は、１枚印刷ジョブに基づく画像形成動作の完了によりアジテータの回転を停止し、仮判定閾値Ｔｈ１を超えた場合は、アジテータを連続して２回転を超えて回転させて判定対象値Ｒが判定閾値Ｔｈ２を超えたか否かを判定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、交換可能なカートリッジ内の現像剤の量を光学的に検出するように構成された画像形成装置に関する。

従来より、交換可能なカートリッジ内の現像剤の量を光学的に検出するように構成された画像形成装置が知られている。例えば、特許文献１には、カートリッジの側壁に対向する一対の光透過窓を設け、一方の光透過窓から入射した光を他方の光透過窓から検知することで得られる受光信号に基づいてカートリッジ内の現像剤の残量を検出する構成が開示されている。そして、画像形成装置では、検出したカートリッジ内の現像剤の量に基づいて、例えば、カートリッジの交換時期などを判定している。

特開２００１−５２７６号公報

ところで、カートリッジ内の現像剤は、現像ローラと層厚規制ブレードなどとの間で繰り返し摩擦を受けたり、撹拌部材によって繰り返し撹拌されたりすることで、徐々に帯電性能が低下することが知られている。そのため、画像形成装置においては、動作時における現像ローラや撹拌部材の回転回数を少なくすることが検討されているが、その場合、特に１回の画像形成動作における印刷枚数が少ない状況において、カートリッジの交換時期を精度良く判定することができない可能性があることが見出された。

すなわち、カートリッジ内の現像剤は、撹拌部材の回転によってカートリッジ内に飛散するが、特にその量が少なくなってくると、撹拌部材の回転初期は、底に溜まった現像剤が十分に飛散していないため、入射された光がカートリッジ内を通過しやすくなり、受光素子での受光量（受光した光の強度）が大きくなる。そのため、撹拌部材の回転初期（１回の画像形成動作における印刷枚数が少ない場合）に、カートリッジの交換時期を判定すると、本来は、現像剤が十分に残っているにも拘わらず、カートリッジが交換時期であると判定してしまう可能性がある。

本発明は、以上のような背景に鑑みてなされたものであり、現像剤の帯電性能の低下を抑制しつつ、精度良くカートリッジの交換時期を判定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。

前記した目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、回転することで現像剤を撹拌する撹拌部材と、現像剤を担持する現像ローラとを有し、駆動力が入力されることで前記撹拌部材と前記現像ローラとが共に回転するように構成された交換可能なカートリッジ内の現像剤の量を光学的に検出するように構成された画像形成装置であって、カートリッジ内に光を出射する発光素子と、前記発光素子から出射されてカートリッジ内を通った光を受光する受光素子と、前記受光素子での受光量に基づく判定対象値が判定閾値を超えたか否かを判定し、前記判定対象値が前記判定閾値を超えた場合にカートリッジが交換時期であると判定する判定手段とを備え、前記判定手段は、画像形成動作を完了させるのに前記撹拌部材を所定回数以下回転させれば十分である印刷ジョブが入力された場合、前記撹拌部材が前記所定回数以下回転する間に前記判定対象値が仮判定閾値を超えたか否かを判定し、前記仮判定閾値を超えない場合は、前記印刷ジョブに基づく画像形成動作の完了により前記撹拌部材の回転を停止し、前記仮判定閾値を超えた場合は、前記撹拌部材を連続して前記所定回数を超えて回転させて前記判定対象値が前記判定閾値を超えたか否かを判定することを特徴とする。

ここで、本発明において、画像形成動作を完了させるのに撹拌部材を所定回数以下回転させれば十分である印刷ジョブとは、１回の画像形成動作における印刷枚数が少ないため、撹拌部材の回転回数が所定回数以下となる印刷ジョブのことを意味する。そして、所定回数とは、当該回数を超える撹拌部材の回転回数と、当該回数以下の撹拌部材の回転回数とのそれぞれの場合において、受光素子での受光量に基づく判定対象値が判定閾値を超えたか否かを判定すると、判定結果が異なってしまうような、境界となる撹拌部材の回転回数を意味する。

このように構成された画像形成装置によれば、判定手段は、印刷枚数が少ない印刷ジョブが入力されたときに、カートリッジの交換時期を判定せずに、まず、受光素子での受光量に基づく判定対象値が仮判定閾値を超えたか否かを判定する。そして、仮判定閾値を超えない場合は、画像形成動作の完了により撹拌部材の回転を停止するので、例えば、印刷枚数が少ない印刷ジョブに基づく画像形成動作の完了後、毎回、撹拌部材を余分に回転させて交換時期を判定する場合と比較して、撹拌部材の総回転回数を減らすことができる。また、これにより、撹拌部材と共に回転するように構成された現像ローラの総回転回数も減らすことができるので、現像剤の帯電性能の低下を抑制することができる。

また、仮判定閾値を超えた場合は、撹拌部材を連続して所定回数を超えて回転させて判定対象値が判定閾値を超えたか否かを判定する（カートリッジの交換時期を判定する）ので、撹拌部材が所定回数以下回転する間（撹拌部材の回転初期）にカートリッジの交換時期を判定する構成と比較して、精度良くカートリッジの交換時期を判定することができる。

本発明によれば、現像剤の帯電性能の低下を抑制しつつ、精度良くカートリッジの交換時期を判定することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例としてのレーザプリンタの概略構成を示す図である。現像カートリッジの断面図（ａ）と側面図（ｂ）である。現像カートリッジ周辺の構成を併せて示す図２のＸ−Ｘ断面図である。受光素子の出力電圧値を示すタイムチャートであり、仮判定において判定対象値が仮判定閾値を超えない場合を示す図（ａ）と、仮判定において判定対象値が仮判定閾値を超えた場合を示す図（ｂ）である。レーザプリンタにおける制御を示すフローチャートである。第２実施形態に係る判定対象値が仮判定閾値を超えた後の制御の説明図であり、次回に連続印刷ジョブが入力されたときを示す図（ａ）と、次回に１枚印刷ジョブが入力されたときを示す図（ｂ）である。第３実施形態に係る判定対象値が仮判定閾値を超えた後の制御の説明図である。

［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、まず、画像形成装置の一例としてのレーザプリンタ１の概略構成について簡単に説明した後、本発明の特徴部分に係るレーザプリンタ１の詳細な構成および動作について説明する。

ここで、以下の説明において、方向は、レーザプリンタ１を使用するユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図１における右側を「前」、左側を「後」とし、手前側を「左」、奥側を「右」とする。また、図１における上下方向を「上下」とする。

＜レーザプリンタの概略構成＞
図１に示すように、レーザプリンタ１は、本体筐体２内に、用紙Ｓを供給する給紙部３と、露光装置４と、用紙Ｓ上にトナー像（現像剤像）を転写するプロセスカートリッジ５と、用紙Ｓ上のトナー像を熱定着する定着装置８とを主に備えている。

給紙部３は、本体筐体２内の下部に設けられ、用紙Ｓを収容する給紙トレイ３１と、給紙トレイ３１から用紙Ｓを送り出す用紙供給機構３２とを主に備えている。給紙トレイ３１内の用紙Ｓは、用紙供給機構３２によって１枚ずつ分離され、プロセスカートリッジ５（感光体ドラム６１と転写ローラ６３の間）に向けて供給される。

露光装置４は、本体筐体２内の上部に配置され、図示しないレーザ発光部や、符号を省略して示すポリゴンミラー、レンズ、反射鏡などを備えている。この露光装置４では、レーザ発光部から出射される画像データに基づくレーザ光（鎖線参照）が、感光体ドラム６１の表面で高速走査されることで、感光体ドラム６１の表面を露光する。

プロセスカートリッジ５は、露光装置４の下方に配置され、本体筐体２に設けられたカバー２１を開いたときにできる開口２Ａから本体筐体２に対して着脱可能（交換可能）に装着される構成となっている。このプロセスカートリッジ５は、ドラムユニット６と、カートリッジの一例としての現像カートリッジ７とから構成されている。

現像カートリッジ７は、ドラムユニット６に対して着脱自在となっており、ドラムユニット６に装着された状態で、本体筐体２に対して交換可能に装着されるように構成されている。この現像カートリッジ７は、現像ローラ７１と、供給ローラ７２と、層厚規制ブレード７３と、トナー（現像剤）を収容するトナー収容部７４と、撹拌部材の一例としてのアジテータ７５とを主に備えている。

現像カートリッジ７では、トナー収容部７４内のトナーは、回転するアジテータ７５によって撹拌されつつ供給ローラ７２に向けて搬送（供給）された後、現像ローラ７１と供給ローラ７２の回転に伴って、供給ローラ７２から現像ローラ７１に供給される。現像ローラ７１上に供給されたトナーは、現像ローラ７１の回転に伴って、層厚規制ブレード７３と現像ローラ７１との間に進入し、一定厚さの薄層として現像ローラ７１上に担持される。

ドラムユニット６は、感光体ドラム６１と、帯電器６２と、転写ローラ６３とを主に備えている。このドラムユニット６では、感光体ドラム６１の表面が、帯電器６２により一様に帯電された後、露光装置４からのレーザ光によって露光されることで、感光体ドラム６１の表面に静電潜像が形成される。

そして、現像ローラ７１上に担持されているトナーが、感光体ドラム６１の表面に形成された静電潜像に供給されることで、感光体ドラム６１の表面にトナー像が形成される。その後、感光体ドラム６１と転写ローラ６３の間を用紙Ｓが搬送されることで、感光体ドラム６１の表面に形成されたトナー像が用紙Ｓ上に転写される。

定着装置８は、プロセスカートリッジ５の後方に配置され、加熱ローラ８１と、加熱ローラ８１と対向配置されて加熱ローラ８１を押圧する加圧ローラ８２とを主に備えている。この定着装置８では、用紙Ｓ上に転写されたトナー像を、用紙Ｓが加熱ローラ８１と加圧ローラ８２との間を通過する間に熱定着させている。トナー像が熱定着された（画像が形成された）用紙Ｓは、排紙ローラ２３によって排紙トレイ２２上に排出される。

＜レーザプリンタの詳細構成＞
次に、本発明の特徴部分に係るレーザプリンタ１の詳細な構成および動作（制御）について説明する。なお、以下の説明においては、本発明に関連する現像カートリッジ７および本体筐体２側の構成について説明した後、レーザプリンタ１における制御について説明する。

（現像カートリッジの構成）
図２（ａ），（ｂ）に示すように、現像カートリッジ７は、前記した現像ローラ７１やトナー収容部７４、アジテータ７５などのほか、さらにギヤ機構７６を備えている。
トナー収容部７４の左右の側壁（符号省略）には、左右方向において対向する一対の透明な光透過部７４Ａが設けられている（図３も参照）。

アジテータ７５は、トナー収容部７４の左右の側壁に回転可能に支持された回転軸７５Ａと、回転時にトナー収容部７４内のトナーＴを撹拌・搬送する可撓性シート部材７５Ｂと、回転時に光透過部７４Ａに付着したトナーＴを拭き取るワイパー７５Ｃとを主に有している。

ギヤ機構７６は、レーザプリンタ１から入力される駆動力を現像ローラ７１、供給ローラ７２およびアジテータ７５に伝達するための機構であり、現像カートリッジ７の左側面に設けられている。このギヤ機構７６は、駆動力が入力される入力ギヤ７６Ａと、入力ギヤ７６Ａと噛み合う現像ローラギヤ７６Ｂおよび供給ローラギヤ７６Ｃと、入力ギヤ７６Ａに中間ギヤ７６Ｄを介して噛み合うアジテータギヤ７６Ｅとから主に構成されている。

現像ローラギヤ７６Ｂ、供給ローラギヤ７６Ｃおよびアジテータギヤ７６Ｅは、それぞれ、現像ローラ７１、供給ローラ７２およびアジテータ７５を回転駆動させるギヤであり、現像ローラ７１、供給ローラ７２およびアジテータ７５の各回転軸の端部に一体に設けられている。このようなギヤ機構７６により、現像カートリッジ７では、入力ギヤ７６Ａに駆動力が入力されることで現像ローラ７１とアジテータ７５とが共に回転するようになっている。

（本体筐体側の構成）
図３に示すように、レーザプリンタ１は、本体筐体２内に、駆動源となるモータＭと、発光素子９１と、受光素子９２と、レーザプリンタ１の動作を制御する制御装置１００とを備えている。

モータＭの駆動力は、図示しない公知の駆動力伝達機構によって現像カートリッジ７のギヤ機構７６（入力ギヤ７６Ａ）に入力され、現像ローラ７１やアジテータ７５などに伝達される。

発光素子９１と受光素子９２は、本体筐体２に装着された現像カートリッジ７の一対の光透過部７４Ａを挟むように対向して配置されている。このような発光素子９１および受光素子９２としては、例えば、公知の光センサを採用することができる。発光素子９１から出射された光（破線参照）は、一方の光透過部７４Ａを通って現像カートリッジ７（トナー収容部７４）内に入り、他方の光透過部７４Ａを通って受光素子９２で受光される。

受光素子９２は、受光量（受光した光の強度）に応じて出力電圧値（出力値）が変化する素子であり、光を受光することで、図４に示すような受光信号を制御装置１００（判定手段１１０）に出力する。なお、本実施形態では、受光素子９２として、受光した光の強度が小さいときに出力電圧値が小さくなり、受光した光の強度が大きいときに出力電圧値が大きくなるものを採用している。

なお、図２（ａ）に二点鎖線で示すように、現像カートリッジ７内のトナーＴの量が多い場合、現像カートリッジ７内に入った光は、トナーＴによって遮られるので、受光素子９２ではほとんど受光されない。図４に示すような受光信号が得られるのは、現像カートリッジ７内のトナーＴの量がある程度少なくなってからである。

図３に戻り、制御装置１００は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェースなどを備えて構成されており、予め設定されたプログラムなどに従ってレーザプリンタ１の各部を制御する。この制御装置１００は、本発明に関連する機能部として、判定手段１１０と、駆動制御手段１２０と、記憶手段１９０とを主に備えている。

判定手段１１０は、現像カートリッジの交換時期の判定（本判定）を実行する機能と、本判定を実行するか否かの判定（仮判定）を実行する機能を有している。そして、判定手段１１０は、本判定において現像カートリッジ７が交換時期であると判定した場合は、レーザプリンタ１に設けられたディスプレイに交換時期である旨を表示したり、警報音を鳴らしたりして、ユーザに現像カートリッジ７が交換時期であることを報知する。

以下、本判定と仮判定について説明する。
本判定は、アジテータ７５が連続して所定回数（本実施形態においては一例として２回転とする。）を超えて回転しているときに、アジテータ７５が回転を開始してから３回転目開始以降に実行される。

ここで、本実施形態において、アジテータ７５が連続して所定回数（２回転）を超えて回転しているときとは、アジテータ７５が連続して２回転を超えて回転する動作が実行されているときである。具体的には、１回の画像形成動作における印刷枚数が多い印刷ジョブ（一例として、１回の画像形成動作で２枚以上の用紙Ｓに画像を形成する印刷ジョブ）（以下、連続印刷ジョブという。）が入力され、この連続印刷ジョブに基づいて画像形成動作が実行されているときや、後述する仮判定の後（判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を超えた後）にアジテータ７５を引き続き回転させる動作が実行されているとき（図４（ｂ）参照）などである。

本判定において、判定手段１１０は、図４（ｂ）に示すように、まず、アジテータ７５が回転を開始して３回転目開始以降（本実施形態では４回転目に行うものとする。）において、受光素子９２での受光量に基づく出力電圧値が予め設定された受光基準値Ｖ１を超えた時間を算出する。次いで、判定手段１１０は、４回転目の１周期に占める、出力電圧値が受光基準値Ｖ１を超えた時間の割合（判定対象値Ｒ）を算出する。

その後、判定手段１１０は、判定対象値Ｒが予め設定された所定の割合（判定閾値Ｔｈ２）を超えたか否か（Ｒ＞Ｔｈ２？）を判定し、判定対象値Ｒが判定閾値Ｔｈ２を超えた場合に現像カートリッジ７が交換時期であると判定する。例えば、判定閾値Ｔｈ２が１０％に設定されているとすれば、判定対象値Ｒが１１％であった場合には、判定対象値Ｒが判定閾値Ｔｈ２を超えるので、判定手段１１０は、現在装着されている現像カートリッジ７が交換時期であると判定する。

ここで、３回転目開始以降（連続して所定回数を超えて回転しているとき）において本判定を実行する理由について説明する。

現像カートリッジ７内のトナーＴは、アジテータ７５が回転することで現像カートリッジ７内に飛散するが、特に図２（ａ）に実線で示すようにトナーＴの量が少なくなってくると、アジテータ７５の回転初期（図４（ｂ）における１〜２回転目）は、底に溜まったトナーが十分に飛散していないため、入射された光が現像カートリッジ７内を通過しやすくなり、受光素子９２の出力電圧値が大きくなる。

一方、本実施形態の現像カートリッジ７において、アジテータ７５が回転を開始してから３回転目開始以降は、現像カートリッジ７内でトナーＴが略均一に飛散した状態となるので、受光素子９２の出力電圧値（受光信号）は安定した波形を示すこととなる。言い換えると、本実施形態において２回転（所定回数）は、受光素子９２の出力電圧値が安定するまでのアジテータ７５の回転回数である。

以上をふまえ、１〜２回転目において本判定を実行すると、交換時期の判定の精度が低下する（トナーＴがまだ残っているのに交換時期であると判定される）おそれがあるので、本実施形態においては、受光素子９２の出力電圧値が安定する３回転目開始以降において交換時期の判定（本判定）を実行している。

仮判定は、画像形成動作を完了させるのにアジテータ７５を所定回数以下回転させれば十分である印刷ジョブが入力された場合において、アジテータ７５が所定回数以下回転する間に実行される。具体的に、本実施形態では、仮判定は、画像形成動作を完了させるのにアジテータ７５を２回転させれば十分である印刷ジョブ（１回の画像形成動作における印刷枚数が少ない（一例として１枚とする。）ため、アジテータ７５の回転回数が２回転となる印刷ジョブ（以下、１枚印刷ジョブという。））が入力された場合において、その画像形成動作中（アジテータ７５が２回転する間）に実行される。

仮判定において、判定手段１１０は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、１回転目（２回転目でもよい。）において、本判定の場合と同様にして、判定対象値Ｒを算出する。その後、判定手段１１０は、判定対象値Ｒが前記した判定閾値Ｔｈ２よりも大きい予め設定された所定の割合（仮判定閾値Ｔｈ１）を超えたか否かを判定する。例えば、仮判定閾値Ｔｈ１が２０％に設定されているとすれば、判定対象値Ｒが１９％であった場合には判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を超えないと判定され、判定対象値Ｒが２１％であった場合には判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を超えたと判定される。

図４（ａ）に示すように、判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を超えない（Ｒ≦Ｔｈ１）場合、判定手段１１０は、１枚印刷ジョブに基づく画像形成動作（１枚の用紙Ｓに画像を形成する動作）の完了により、駆動制御手段１２０を介してアジテータ７５の回転を停止する。このとき、アジテータ７５は、回転開始から２回転して停止することとなる。

一方、図４（ｂ）に示すように、判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を超えた（Ｒ＞Ｔｈ１）場合、判定手段１１０は、そのことを示すフラグ（仮判定フラグ）を記憶手段１９０に記憶する（Ｆ＝１とする）とともに、駆動制御手段１２０を介してアジテータ７５を連続して２回転（所定回数）を超えて回転させて本判定を実行する。

より詳細に、判定手段１１０は、１回転目で算出した判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を超えた場合は、１枚印刷ジョブに基づく画像形成動作の完了後（アジテータ７５が２回転した後）、アジテータ７５を停止せずに引き続き回転（さらに２回転）させて、回転開始から４回転目に新たに判定対象値Ｒを算出し、算出した判定対象値Ｒが判定閾値Ｔｈ２を超えたか否かを判定する。

仮判定閾値Ｔｈ１を超えた後の本判定において、現像カートリッジ７が交換時期であると判定した場合は、判定手段１１０は、ユーザに現像カートリッジ７が交換時期であることを報知する。

また、仮判定閾値Ｔｈ１を超えた後の本判定において、現像カートリッジ７が交換時期でないと判定した場合は、判定手段１１０は、その後、所定間隔ごとに本判定を実行する（判定対象値Ｒが判定閾値Ｔｈ２を超えたか否かを判定する）。

より詳細に、判定手段１１０は、判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を超えた後（仮判定フラグが立っている場合（Ｆ＝１の場合））において、１枚印刷ジョブが連続して入力されている間、トナーＴの使用量の指標となる指標値（一例として１枚印刷ジョブの連続入力回数）をカウントする。そして、カウント値（連続入力回数）が所定値（例えば１０など）を超えた場合は、判定手段１１０は、仮判定において判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を超えた場合（図４（ｂ）参照）と同様に、アジテータ７５を連続して２回転（所定回数）を超えて回転させて本判定を実行する。

この本判定において、現像カートリッジ７が交換時期であると判定した場合、判定手段１１０は、ユーザに現像カートリッジ７が交換時期であることを報知し、現像カートリッジ７が交換時期でないと判定した場合、判定手段１１０は、再び、１枚印刷ジョブが連続して入力されている間、１枚印刷ジョブの連続入力回数をカウントする。

なお、判定手段１１０は、アジテータ７５が連続して２回転を超えて回転した場合（アジテータ７５を連続して２回転を超えて回転させる場合）、カウント値をリセットする。より具体的に、判定手段１１０は、１枚印刷ジョブの連続入力回数をカウントしている途中で連続印刷ジョブが入力されて当該連続印刷ジョブに基づく画像形成動作が実行される場合や、カウント値が所定値を超えることでアジテータ７５を連続して２回転を超えて回転させる場合などに、カウント値をリセットする。このような場合には、本判定が実行されるからである。

また、判定手段１１０は、現像カートリッジ７が新品のものに交換された場合、仮判定フラグをリセットする（Ｆ＝０とする）。

駆動制御手段１２０は、モータＭの駆動（ＯＮ・ＯＦＦや回転速度など）を制御することで、レーザプリンタ１に設けられた図示しない駆動力伝達機構や、現像カートリッジ７のギヤ機構７６を介して、アジテータ７５の駆動（回転・停止）や回転回数を制御する機能を有している。例えば、アジテータ７５を４回転させる場合、駆動制御手段１２０は、アジテータ７５を４回転させる時間だけモータＭを駆動させ（ＯＮとし）、アジテータ７５を停止させる場合、駆動制御手段１２０は、モータＭを停止する（ＯＦＦとする）。

（レーザプリンタにおける制御）
以上のレーザプリンタ１における制御の流れについて、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。
図５に示すように、印刷ジョブが入力される（ＳＴＡＲＴ）と、制御装置１００は、入力された印刷ジョブに基づいて画像形成動作を実行するとともに、入力された印刷ジョブが、１枚印刷ジョブであるか否かを判定する（Ｓ１）。

そして、入力された印刷ジョブが１枚印刷ジョブでない場合（連続印刷ジョブである場合）（Ｓ１，Ｎｏ）、制御装置１００は、画像形成動作中（アジテータ７５の４回転目）に本判定を実行する（Ｓ２）。また、入力された印刷ジョブが１枚印刷ジョブである場合（Ｓ１，Ｙｅｓ）、制御装置１００は、仮判定フラグが立っているか否か（Ｆ＝１であるか否か）を判定する（Ｓ３）。

ここで、現像カートリッジ７内のトナーＴの量が多いとき、本判定（Ｓ２）において判定対象値Ｒは判定閾値Ｔｈ２を超えない（Ｓ２，Ｎｏ）ので、制御装置１００は、画像形成動作の完了により、処理を終了する（ＥＮＤ）。

また、現像カートリッジ７内のトナーＴの量が多く、仮判定フラグが立っていない場合（Ｆ＝０である場合）（Ｓ３，Ｎｏ）、制御装置１００は、画像形成動作中（アジテータ７５の１回転目）に仮判定を実行する（Ｓ４）。そして、トナーＴの量が多い場合、仮判定においても判定対象値Ｒは仮判定閾値Ｔｈ１を超えない（Ｓ４，Ｎｏ）ので、制御装置１００は、画像形成動作の完了によりアジテータ７５の回転を停止して（Ｓ５）、処理を終了する（ＥＮＤ）。

現像カートリッジ７内のトナーＴの量がある程度少なくなると、仮判定（Ｓ４）において、判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を超える（Ｓ４，Ｙｅｓ）。この場合、制御装置１００は、仮判定フラグを立てる（Ｆ＝１とする）（Ｓ６）とともに、画像形成動作の完了後、アジテータ７５を引き続き回転させて本判定を実行する（Ｓ２）。そして、判定対象値Ｒが判定閾値Ｔｈ２を超えない場合（Ｓ２，Ｎｏ）、制御装置１００は、アジテータ７５の回転を停止して、処理を終了する（ＥＮＤ）。

仮判定において判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を超えた後（仮判定フラグが立っている場合）においても、印刷ジョブが入力される（ＳＴＡＲＴ）と、制御装置１００は、まず、画像形成動作を実行するとともに、入力された印刷ジョブが１枚印刷ジョブであるか否かを判定する（Ｓ１）。

入力された印刷ジョブが１枚印刷ジョブである場合（Ｓ１，Ｙｅｓ）、制御装置１００は、仮判定フラグが立っているか否か（Ｆ＝１であるか否か）を判定する（Ｓ３）。そして、ここでは、仮判定フラグが立っている（Ｆ＝１である）（Ｓ３，Ｙｅｓ）ので、制御装置１００は、カウント値Ｃ（１枚印刷ジョブの連続入力回数）をカウントアップし（Ｃ＋１とし）（Ｓ７）、カウント値Ｃが所定値ＴｈＣ（例えば１０など）を超えたか否かを判定する（Ｓ８）。

カウント値Ｃが所定値ＴｈＣを超えない場合（Ｓ８，Ｎｏ）、制御装置１００は、画像形成動作の完了により、処理を終了する（ＥＮＤ）。一方、カウント値Ｃが所定値ＴｈＣを超えた場合（Ｓ８，Ｙｅｓ）、制御装置１００は、カウント値Ｃをリセットして０とする（Ｓ９）とともに、画像形成動作の完了後、アジテータ７５を引き続き回転させて本判定を実行する（Ｓ２）。そして、この本判定において、判定対象値Ｒが判定閾値Ｔｈ２を超えない場合（Ｓ２，Ｎｏ）、制御装置１００は、アジテータ７５の回転を停止して、処理を終了する（ＥＮＤ）。

ステップＳ１において、入力された印刷ジョブが連続印刷ジョブである場合（Ｓ１，Ｎｏ）、制御装置１００は、カウント値Ｃをリセットし（Ｓ９）、画像形成動作中に本判定を実行する（Ｓ２）。

現像カートリッジ７内のトナーＴの量がわずかになる（交換時期になる）と、本判定（Ｓ２）において、判定対象値Ｒが判定閾値Ｔｈ２を超える（Ｓ２，Ｙｅｓ）ので、制御装置１００は、ユーザに現像カートリッジ７が交換時期であることを報知して（Ｓ１０）、処理を終了する（ＥＮＤ）。

以上によれば、本実施形態において以下のような作用効果を得ることができる。
判定手段１１０は、１枚印刷ジョブが入力されたときに、まず、仮判定を実行し、判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を超えない場合は、画像形成動作の完了によりアジテータ７５の回転を停止するので、例えば、１枚印刷ジョブに基づく画像形成動作の完了後、毎回、アジテータ７５を２回転を超えて回転させて交換時期を判定する場合と比較して、アジテータ７５の回転回数を減らすことができる。

これにより、アジテータ７５、および、アジテータ７５と共に回転するように構成された現像ローラ７１の総回転回数を減らすことができるので、トナーＴの帯電性能の低下を抑制することができる。その結果、現像カートリッジ７の寿命を長くすることが可能となる。また、従来と同程度の寿命を確保しながら現像カートリッジ７に収容するトナーＴの初期容量を減らすことができるので、現像カートリッジ７やレーザプリンタ１の小型化を図ることが可能となる。

また、判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を超えた場合は、アジテータ７５を連続して所定回数を超えて回転させて本判定を実行するので、アジテータ７５が所定回数以下回転する間（アジテータ７５の回転初期）に現像カートリッジ７の交換時期を判定する構成と比較して、精度良く交換時期を判定することができる。

本実施形態では、判定手段１１０は、判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を超えた後は、そのことを記憶し（仮判定フラグを立てて）、所定間隔（１枚印刷ジョブの連続入力回数が所定値を超える）ごとに本判定を実行するので、例えば、仮判定閾値Ｔｈ１を超えた後、１枚印刷ジョブに基づく画像形成動作の完了後に毎回本判定を実行する場合と比較して、アジテータ７５および現像ローラ７１の総回転回数をさらに減らすことができる。

所定回数は、受光信号が安定するまでのアジテータ７５の回転回数に設定しているので、アジテータ７５が連続して所定回数を超えて回転しているときに本判定を実行することで、現像カートリッジ７の交換時期を精度良く判定することができる。

なお、本実施形態では、仮判定において、判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を一度超えた後は、判定手段１１０が所定間隔ごとに本判定を実行するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、判定対象値が仮判定閾値を一度超えた後も、１枚印刷ジョブが入力されるごとに仮判定を実行し、判定対象値が仮判定閾値を累積して数度超えた後や、連続して数度超えた後に、本判定を実行するように構成してもよい。

また、本実施形態では、判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を超えた後、所定間隔ごとに本判定を実行する場合において、所定間隔として、１枚印刷ジョブの連続入力回数が所定値を超えるまでを採用したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、用紙Ｓ（記録シート）に形成される画像のドットの数（ドット数）をカウントする手段を備える場合、所定間隔は、判定対象値が仮判定閾値を超えた後に形成されるドットの数が所定値を超えるまでとしてもよい。また、記録シートの印刷枚数をカウントする手段を備える場合、所定間隔は、判定対象値が仮判定閾値を超えた後に印刷された記録シートの印刷枚数が所定値を超えるまでとしてもよい。さらに、所定間隔は、判定対象値が仮判定閾値を超えた後の所定時間ごととしてもよい。

また、本実施形態では、判定手段１１０は、１枚印刷ジョブの連続入力回数をカウントしている途中で連続印刷ジョブが入力された場合にカウント値をリセットするが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、判定手段は、１枚印刷ジョブの連続入力回数をカウントしている途中で連続印刷ジョブが入力された場合に、カウント値をリセットしないように構成してもよい。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下の説明では、先に説明した実施形態と同様の構成要素については、同一符号を付して、その説明を省略することとする。

また、以下の説明で参照する、図６（および図７）の白抜きの矢印は、アジテータ７５が回転していることを示している。そして、「１枚印刷ジョブ」または「連続印刷ジョブ」との文字が入っている矢印は、画像形成動作に基づいてアジテータ７５が回転していることを示し、それ以外の矢印は、特に交換時期の判定のためにアジテータ７５が回転していることを示している。

前記第１実施形態において、判定手段１１０は、判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を超えた場合、画像形成動作の完了後、アジテータ７５を停止させず引き続き回転させて本判定を実行していたが、画像形成動作の高速化などにより、アジテータ７５を引き続き回転させる制御が容易でない（制御が間に合わない）可能性もある。

そこで、本実施形態の判定手段１１０は、仮判定において、判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を超えた場合は、次回以降の印刷ジョブが入力されたときにアジテータ７５を連続して２回転（所定回数）を超えて回転させて本判定を実行する。

より詳細に、判定手段１１０は、図６に示すように、仮判定を実行した場合は、その判定結果に拘わらず、画像形成動作の完了によりアジテータ７５の回転を一旦停止する（時刻ｔ１）。そして、仮判定において、判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を超えていた（Ｒ＞Ｔｈ１）場合には、例えば、次に印刷ジョブが入力されたときに、本判定（Ｒ＞Ｔｈ２？）を実行する。

なお、図６（ａ）に示すように、次に連続印刷ジョブが入力されたときは、アジテータ７５は連続して２回転を超えて回転するので、連続印刷ジョブに基づく画像形成動作中に併せて本判定を実行する。また、図６（ｂ）に示すように、次に１枚印刷ジョブが入力されたときは、画像形成動作の完了後（時刻ｔ２の後）、アジテータ７５を停止せずに引き続き計４回まで回転させて（図４（ｂ）も参照）本判定を実行する。

以上の説明では、判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を超えた後、次（次回）の印刷ジョブが入力されたときに本判定を実行する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を超えた後に何回か印刷ジョブが入力され、所定の回数（一例として５回など）後の印刷ジョブが入力されたときに、本判定を実行するようにしてもよい。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態の判定手段１１０は、仮判定において、判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を超えた場合は、１枚印刷ジョブに基づく画像形成動作の完了後（終了後）、アジテータ７５を連続して所定回数を超えて回転（一例として４回転）させて本判定を行う動作（判定動作）を実行する。

より詳細に、判定手段１１０は、図７に示すように、仮判定を実行した場合は、その判定結果に拘わらず、画像形成動作の完了によりアジテータ７５の回転を一旦停止する（動作を終了する）。そして、仮判定において判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を超えていた（Ｒ＞Ｔｈ１）場合には、停止状態のアジテータ７５を、例えば、連続して４回転させ、４回転目に本判定（Ｒ＞Ｔｈ２？）を行う判定動作を実行する。

なお、本実施形態において、判定対象値Ｒが仮判定閾値Ｔｈ１を超えた後は、所定間隔ごと（例えば、印刷ジョブが所定回入力されるごとなど）に、判定動作を実行するようにしてもよい。これによれば、アジテータ７５および現像ローラ７１の総回転回数をさらに減らすことができる。

以上説明した第２および第３実施形態によれば、レーザプリンタ１において画像形成動作が高速化などした場合であっても、トナーの帯電性能の低下を抑制しつつ、精度良く交換時期を判定することができる本発明を適用することが可能となる。また、逆にいえば、第２実施形態および第３実施形態を採用することで、画像形成動作の高速化を図ることが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

前記実施形態における所定回数や印刷ジョブの連続入力回数などの具体的な値は一例であり、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。すなわち、例えば、所定回数（受光素子の出力値が安定するまでの回数）は、カートリッジの容積（収容可能な現像剤の量）や撹拌部材の回転速度などによって異なる値となる。

前記実施形態では、本判定において、アジテータ７５が回転を開始して４回転目において判定対象値を算出し、判定対象値が判定閾値を超えた場合に交換時期であると判定していたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、判定対象値の算出は、３回転目に行ってもよいし、３回転目開始以降の各回転ごとに行ってもよい。また、判定対象値は、複数の周期が含まれる一定時間に占める、受光素子の出力値が受光基準値Ｖ１（図４参照）を超えた時間の割合として算出してもよい。また、受光素子の出力値が、受光基準値Ｖ１を超えた場合に交換時期であると判定してもよい（この場合、受光基準値Ｖ１が判定閾値に相当する。）。なお、以上は仮判定の場合についても同様である。

前記実施形態では、判定手段１１０は、アジテータ７５が連続して２回転（所定回数）を超えて回転しているときに、本判定を実行する（受光素子９２での受光量に基づく判定対象値Ｒが判定閾値Ｔｈ２を超えたか否かを判定する）ように構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、判定手段は、撹拌部材が所定回数以下しか回転しないとき（前記実施形態では１〜２回転目）にも、仮判定とともに、本判定も実行するように構成されていてもよい。言い換えると、判定手段は、撹拌部材の回転回数によらずに、本判定を実行するように構成されていてもよい。なお、このような構成において、本発明の判定手段は、撹拌部材が所定回数以下しか回転しないときの本判定の判定結果はユーザには報知せず、前記したような、仮判定の判定結果に基づく制御を実行する。

前記実施形態におけるアジテータ７５（撹拌部材）の具体的な構成は一例であり、本発明は前記実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、撹拌部材は、回転方向に複数の可撓性シート部材を備える構成であってもよいし、特許文献１に記載されているような遮光部材を備える構成であってもよい。

前記実施形態では、受光した光の強度が小さいときに出力電圧値が小さくなり、受光した光の強度が大きいときに出力電圧値が大きくなる受光素子９２を採用したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、受光した光の強度が小さいときに出力電圧値が大きくなり、受光した光の強度が大きいときに出力電圧値が小さくなる受光素子を採用してもよい。

前記実施形態では、現像カートリッジ７（カートリッジ）を、ドラムユニット６に装着された状態（プロセスカートリッジ５の状態）で本体筐体２に対して交換可能な構成としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、カートリッジを、本体筐体に対して直接交換可能な構成としてもよい。

前記実施形態では、カートリッジとして現像カートリッジ７を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、前記実施形態のドラムユニット６と現像カートリッジ７が一体（着脱不能）に形成されたプロセスカートリッジなどであってもよい。

前記実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ１を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、配列されたＬＥＤによって感光体を露光するＬＥＤプリンタなどであってもよい。また、画像形成装置は、プリンタに限定されず、例えば、フラットベッドスキャナなどの原稿読取装置を備える複写機や複合機などであってもよい。

１レーザプリンタ
７現像カートリッジ
７１現像ローラ
７５アジテータ
７６ギヤ機構
９１発光素子
９２受光素子
１１０判定手段
Ｒ判定対象値
Ｔトナー
Ｔｈ１仮判定閾値
Ｔｈ２判定閾値

Claims

回転することで現像剤を撹拌する撹拌部材と、現像剤を担持する現像ローラとを有し、駆動力が入力されることで前記撹拌部材と前記現像ローラとが共に回転するように構成された交換可能なカートリッジ内の現像剤の量を光学的に検出するように構成された画像形成装置であって、
カートリッジ内に光を出射する発光素子と、
前記発光素子から出射されてカートリッジ内を通った光を受光する受光素子と、
前記受光素子での受光量に基づく判定対象値が判定閾値を超えたか否かを判定し、前記判定対象値が前記判定閾値を超えた場合にカートリッジが交換時期であると判定する判定手段とを備え、
前記判定手段は、
画像形成動作を完了させるのに前記撹拌部材を所定回数以下回転させれば十分である印刷ジョブが入力された場合、前記撹拌部材が前記所定回数以下回転する間に前記判定対象値が仮判定閾値を超えたか否かを判定し、
前記仮判定閾値を超えない場合は、前記印刷ジョブに基づく画像形成動作の完了により前記撹拌部材の回転を停止し、
前記仮判定閾値を超えた場合は、前記撹拌部材を連続して前記所定回数を超えて回転させて前記判定対象値が前記判定閾値を超えたか否かを判定することを特徴とする画像形成装置。
前記判定手段は、前記判定対象値が前記仮判定閾値を超えた場合は、前記印刷ジョブに基づく画像形成動作の完了後、前記撹拌部材を引き続き回転させて前記判定対象値が前記判定閾値を超えたか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記判定手段は、前記判定対象値が前記仮判定閾値を超えた場合は、次回以降の印刷ジョブが入力されたときに前記撹拌部材を連続して前記所定回数を超えて回転させて前記判定対象値が前記判定閾値を超えたか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記判定手段は、前記判定対象値が前記仮判定閾値を超えた場合は、前記印刷ジョブに基づく画像形成動作の完了後、前記撹拌部材を連続して前記所定回数を超えて回転させて前記判定対象値が前記判定閾値を超えたか否かを判定する判定動作を実行することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記判定手段は、前記判定対象値が前記仮判定閾値を超えた後は、所定間隔ごとに前記判定対象値が前記判定閾値を超えたか否かを判定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記所定回数は、前記受光素子の出力値が安定するまでの回数であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。