JP5035298B2

JP5035298B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP5035298B2
Application number: JP2009133282A
Authority: JP
Inventors: 紘也福田
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2009-06-02
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2029-06-02
Also published as: JP2010281896A

Description

本発明は、現像剤を収容し、装置本体に対して交換可能に構成されたカートリッジを備える画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式の画像形成装置には、トナー（現像剤）を収容し、装置本体に対して交換可能に構成されたカートリッジを備え、カートリッジ内のトナーを感光体ドラムなどの像担持体に供給して画像形成を行うものがある。このような画像形成装置では、カートリッジ内のトナーの量を検出し、検出したトナーの量が基準値以下となった場合に印字動作を開始しないようにする（印字動作を禁止する）構成が採用されることがある。

カートリッジ内のトナーの量を検出する構成としては、例えば、特許文献１に記載されているように、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トナーの量を検出する構成などが知られている。

特開２００１−５２７６号公報

ところで、カートリッジ内のトナーは、アジテータなどによって繰り返し撹拌されることで徐々に劣化していき、劣化がある程度まで進行すると初期の帯電性能が得られなくなって画像の質を低下させることがある。このようなトナーの劣化は、画像形成装置の動作状況（使用状況）に応じて進行速度が異なってくる。

具体的に、１枚だけを間欠的に印字すること（間欠印字）が多い動作状況では、１枚の印字前に毎回トナーの撹拌を伴うウォーミングアップ動作が実行されるので、トナーの劣化が進行しやすくなる。一方、連続して印字すること（連続印字）が多い動作状況では、間欠印字の場合と比較してウォーミングアップ動作の回数が減るので、トナーが撹拌される回数も減るためトナーの劣化の進行が遅くなる。

このような画像形成装置では、良好な印字品質を保証するため、トナーの劣化が進行しすぎる前（画像の質が低下する前）に印字動作を禁止し、ユーザにカートリッジを交換してもらう必要がある。そのため、カートリッジ内のトナーの量を検出して印字動作を禁止する従来の構成では、画像の質の低下を未然に防ぐために、劣化の進行が早い動作状況を想定して印字動作の禁止の判定に用いる基準値を設定していた。

そこで、本発明は、動作状況に応じて適切な劣化状態まで現像剤を使用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、現像剤を収容し、装置本体に対して交換可能に構成されたカートリッジと、印字動作を禁止または許可する制御を実行する制御装置とを備え、印字前に現像剤の撹拌を伴うウォーミングアップ動作が実行される画像形成装置であって、前記制御装置は、前記カートリッジを交換したときからの連続印字動作の割合が動作判定基準値を超えたか否かを判定する動作状況判定手段と、前記カートリッジ内の現像剤の量が、間欠印字が多い動作状況において画像の質の低下が発生し得るような現像剤の量に対応する量判定基準値を超えたか否かを判定する現像剤量判定手段と、前記カートリッジを交換したときからの印字したドット数が、カートリッジに収容された現像剤の初期容量などに応じて予め設定された印字可能枚数を超えたか否かを判定するためのドット判定基準値を超えたか否かを判定するドット数判定手段とを有し、前記動作状況判定手段が動作判定基準値を超えたと判定し、かつ、前記現像剤量判定手段が量判定基準値を超えたと判定したとき、さらに、前記ドット数判定手段が、ドット判定基準値を超えたと判定している場合は印字動作を禁止し、ドット判定基準値を超えないと判定している場合は印字動作を許可することを特徴とする。

このように構成された画像形成装置によれば、単にカートリッジ内の現像剤の量を検出して印字動作を禁止する構成では、量判定基準値を超えたので印字動作が禁止される状況において、印字動作が許可される状態を継続することができる。これにより、劣化が進行しきっていないトナーをさらに使用することが可能となる。

具体的に、動作状況判定手段が動作判定基準値を超えたと判定した場合、連続印字が多い動作状況であることが推定される。この場合は、現像剤量判定手段が量判定基準値を超えたと判定していても、すぐには印字動作を禁止せずに、ドット数判定手段による判定の結果を参考にする。

そして、ドット数判定手段がドット判定基準値を超えないと判定している場合には、予め設定された印字可能なドット数（印字可能枚数）を超えていないので、トナーの劣化が進行しきっていないと推定されるため、印字動作を許可して引き続き印字ができる状態とする。これにより、トナーを有効に利用することができる。

一方、ドット数判定手段がドット判定基準値を超えたと判定している場合には、印字可能なドット数（印字可能枚数）を超えることになるので、トナーの劣化がある程度まで進行したと推定されるため、印字動作を禁止する。これにより、画像の質の低下を防ぐことができる。

なお、本発明において連続印字の基準となる枚数は適宜設定することができる。例えば、２枚以上連続して印字された場合を連続印字と設定してもよいし、５枚以上連続して印字された場合を連続印字と設定してもよい。

本発明の画像形成装置によれば、動作状況を判定（推定）し、連続印字が多い動作状況の場合は印字動作を許可するので、動作状況に応じて適切な劣化状態まで現像剤を使用することができる。

画像形成装置の一例としてのレーザプリンタの断面図である。現像カートリッジの断面図である。現像カートリッジ周辺の構成を示す図２のIII−III断面図である。レーザプリンタのブロック図である。制御装置によるレーザプリンタの印字動作の制御を説明するためのテーブルである。変形例に係るレーザプリンタのブロック図である。他の変形例に係るレーザプリンタのブロック図である。

次に、本発明の実施形態について、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説明した後、レーザプリンタ１の印字動作を禁止または許可するための構成について説明する。

＜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、装置本体の一例としての本体筐体２内に、用紙Ｐを供給する給紙部３と、露光装置４と、用紙Ｐ上にトナー像を転写するプロセスユニット５と、用紙Ｐ上に転写されたトナー像を熱定着させる定着装置６とを主に備えている。

なお、以下の説明において、方向は、レーザプリンタ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における左側を「前」、右側を「後」とし、手前側を「右」、奥側を「左」とする。また、図１における上下方向を「上下」とする。

給紙部３は、本体筐体２内の下部に設けられ、用紙Ｐを収容する給紙トレイ３１と、用紙Ｐの前側を持ち上げる用紙押圧板３２およびリフトレバー３３と、ピックアップローラ３４と、給紙ローラ３５と、給紙パッド３６と、レジストローラ３７とを主に備えている。給紙トレイ３１内の用紙Ｐは、リフトレバー３３と用紙押圧板３２によってピックアップローラ３４に寄せられ、ピックアップローラ３４によって送り出される。送り出された用紙Ｐは、給紙ローラ３５と給紙パッド３６によって１枚ずつ分離され、レジストローラ３７を通り、感光体ドラム５１と転写ローラ５３との間に向けて搬送される。

露光装置４は、本体筐体２内の上部に設けられ、図示しないレーザ発光部と、回転駆動するポリゴンミラー４１と、レンズ４２，４３と、反射鏡４４，４５とを主に備えている。レーザ発光部から出射された印字データに基づくレーザ光（鎖線参照）は、ポリゴンミラー４１、レンズ４２、反射鏡４４、レンズ４３、反射鏡４５の順に反射または通過して、感光体ドラム５１の表面で高速走査される。

プロセスユニット５は、露光装置４の下方に配置され、本体筐体２に設けられたフロントカバー２１を開いたときにできる開口から本体筐体２に対して着脱することで交換可能に構成されている。このプロセスユニット５は、感光体ユニット５Ａと、カートリッジの一例としての現像カートリッジ５Ｂとから構成されている。

感光体ユニット５Ａは、感光体フレーム５０Ａ内に、感光体ドラム５１と、帯電器５２と、転写ローラ５３とを主に備えている。

現像カートリッジ５Ｂは、感光体ユニット５Ａに対して着脱可能に装着される構成となっており、プロセスユニット５の一部として本体筐体２に対して交換可能に構成されている。この現像カートリッジ５Ｂは、現像フレーム５０Ｂ内に、現像ローラ５４と、供給ローラ５５と、層厚規制ブレード５６とを主に備え、現像剤の一例としてのトナーを収容するトナー収容室５８を有する。

プロセスユニット５では、回転駆動する感光体ドラム５１の表面が、帯電器５２により一様に帯電された後、露光装置４からのレーザ光の高速走査によって露光されることで、感光体ドラム５１上に印字データに基づく静電潜像が形成される。また、トナー収容室５８内のトナーは、供給ローラ５５を介して現像ローラ５４に供給される。現像ローラ５４に供給されたトナーは、現像ローラ５４の回転駆動によって、現像ローラ５４と層厚規制ブレード５６との間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ５４上に担持される。

現像ローラ５４上に担持されたトナーは、現像ローラ５４から感光体ドラム５１上に形成された静電潜像に供給される。これにより、静電潜像が可視像化され、感光体ドラム５１上にトナー像が形成される。その後、感光体ドラム５１と転写ローラ５３との間を用紙Ｐが搬送されることで感光体ドラム５１上のトナー像が用紙Ｐ上に転写される。

定着装置６は、プロセスユニット５の後方に設けられ、加熱ローラ６１と、加熱ローラ６１との間で用紙Ｐを挟持する加圧ローラ６２とを主に備えている。用紙Ｐに転写されたトナー像は、加熱ローラ６１と加圧ローラ６２との間を用紙Ｐが搬送されることで熱定着される。トナー像が熱定着された用紙Ｐは、定着装置６から排出経路２３に搬送され、排出経路２３から排出ローラ２４によって排紙トレイ２２上に排出される。

＜レーザプリンタ１の印字動作を制御するための構成＞
（現像カートリッジの構成）
図２に示すように、現像カートリッジ５Ｂは、現像フレーム５０Ｂによって、供給ローラ５５などが配置される現像室５７と、トナーＴが収容されるトナー収容室５８とに区画されている。現像室５７とトナー収容室５８とは、連通部５９によって連通しており、トナーＴは、連通部５９を介して現像室５７とトナー収容室５８との間を相互に行き来できるようになっている。

トナー収容室５８には、回転することでトナーＴを撹拌・搬送するアジテータ７０が配置されている。また、トナー収容室５８（現像フレーム５０Ｂ）の側壁５０Ｌ，５０Ｒ（図３参照）には、左右方向において対向する透明な光透過窓６０が設けられている。

アジテータ７０は、回転支軸７１と、回転支軸７１から延びるシート取付部７２と、シート取付部７２の先端に貼着などによって固定された可撓性を有するシート部材７３とから主に構成されている。このアジテータ７０は、回転支軸７１に対して、本体筐体２内に設けられた図示しないモータから回転駆動力が付与されることで、トナー収容室５８内を図２の反時計回り方向に回転する。

これにより、シート部材７３の先端がトナー収容室５８の底壁などに摺接しながらトナーＴを撹拌し、さらに現像室５７に向けて搬送する。なお、アジテータ７０は、回転駆動力が付与されることで、感光体ドラム５１や現像ローラ５４などと同時に回転するように構成されている。

（レーザプリンタの構成）
図３に示すように、レーザプリンタ１は、本体筐体２内に、発光素子８１と、受光素子８２と、レーザプリンタ１の印字動作を禁止または許可する制御を実行する制御装置１００と、ユーザにメッセージを報知する報知手段９とを備えている。

発光素子８１と受光素子８２とは、本体筐体２に装着された現像カートリッジ５Ｂの一対の光透過窓６０を挟むようにして対向して配置されている。このような発光素子８１および受光素子８２としては、公知の光センサを採用することができる。

発光素子８１は、一方の光透過窓６０を通して現像カートリッジ５Ｂ（トナー収容室５８）内に光（破線参照）を出射する。現像カートリッジ５Ｂ内のトナーＴが所定量以下になると、発光素子８１から出射された光が、現像カートリッジ５Ｂ（トナー収容室５８）内を通過し、他方の光透過窓６０を通って受光素子８２で受光される。光を受光した受光素子８２は受光信号を制御装置１００に出力する。

なお、現像カートリッジ５Ｂ内のトナーＴが所定量を超えている場合（トナーＴが十分に残っている場合）は、発光素子８１から現像カートリッジ５Ｂ内に出射された光はトナーＴによって遮られることとなる。そのため、受光素子８２で光が受光されることはなく、受光素子８２から受光信号が出力されることもない。

図４に示すように、制御装置１００は、現像剤量判定手段１１０、動作状況判定手段１２０、ドット数判定手段１３０、印字動作制御手段１４０、ドラムカウンタ１２１、ドットカウンタ１３１およびリセット手段１５０を主に有している。この制御装置１００は、記憶手段１９０や図示しないＣＰＵ、入出力回路などを備え、受光素子８２から受光信号が入力され、記憶手段１９０に記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することで各部の機能を実現する。ＣＰＵで実行された演算の結果や、ドラムカウンタ１２１およびドットカウンタ１３１でのカウント値などは、適宜記憶手段１９０に記憶されて演算に利用される。

現像剤量判定手段１１０は、現像カートリッジ５Ｂ内のトナーＴの量が量判定基準値を超えたか否かを判定する。具体的に、本実施形態の現像剤量判定手段１１０は、受光素子８２からの受光信号の入力があるか否かを印字動作制御手段１４０に出力する。さらに、受光素子８２からの受光信号の入力がある場合には、受光素子８２が一定時間内に光を受光した時間的割合（一定時間内に入力された受光信号の時間的割合）ＴＲが、量判定基準値の一例としての第１割合閾値Ｔａ１（例えば４０％）を超えたか否かを判定する。第１割合閾値Ｔａ１を超えたか否かの情報は、印字動作制御手段１４０に出力される。

ここで、第１割合閾値Ｔａ１は、予め設定された基準値である。受光素子８２が一定時間内に光を受光した時間的割合ＴＲが、第１割合閾値Ｔａ１を超えると、特にトナーＴの劣化の進行が早い間欠印字が多い動作状況において画像の質の低下が発生し得る。なお、時間的割合ＴＲが第１割合閾値Ｔａ１を超えても、連続印字が多い動作状況においては、トナーＴの劣化の進行が遅いので画像の質の低下はほとんど発生しない。

また、本実施形態の現像剤量判定手段１１０は、受光素子８２が一定時間内に光を受光した時間的割合ＴＲが第１割合閾値Ｔａ１より大きい第２割合閾値Ｔａ２（例えば５５％）を超えたか否かを判定可能に構成されている。第２割合閾値Ｔａ２を超えたか否かの情報も、印字動作制御手段１４０に出力される。

ここで、第２割合閾値Ｔａ２は、予め設定された閾値である。時間的割合ＴＲが第２割合閾値Ｔａ２を超えるような状況は、現像カートリッジ５Ｂ内のトナーＴがほとんど残っていない状態なので、トナーＴの劣化の進行が遅い連続印字が多い動作状況においても画像の質の低下が発生する可能性が高くなる。

ドラムカウンタ１２１は、現像カートリッジ５Ｂを交換したときからの感光体ドラム５１の回転数をカウントして積算する。感光体ドラム５１の回転数の積算値（総回転数ＮＲ）は、動作状況判定手段１２０に出力される。なお、本明細書において「現像カートリッジ５Ｂを交換したとき」とは、本体筐体２に新品（未使用）の現像カートリッジ５Ｂを装着したときをいうものとする。

動作状況判定手段１２０は、現像カートリッジ５Ｂを交換したときからの連続印字動作の割合が動作判定基準値を超えたか否か（連続動作が多い動作状況であるか否か）を判定（推定）する。具体的に、本実施形態の動作状況判定手段１２０は、ドラムカウンタ１２１から入力された感光体ドラム５１の総回転数ＮＲが、動作判定基準値の一例としての回転数閾値Ｔｂ（例えば２００００回転）を超えたか（下回っているか）否か、言い換えると、回転数閾値Ｔｂより小さいか否かを判定する。回転数閾値Ｔｂより小さいか否かの情報は、印字動作制御手段１４０に出力される。

ここで、回転数閾値Ｔｂは、連続印字が多い動作状況であるか、間欠印字が多い動作状況であるかを推定するための基準値であり、予め設定されている。具体的に、感光体ドラム５１の総回転数ＮＲが回転数閾値Ｔｂより小さい場合は、回転数が少ないので連続印字が多い動作状況であると推定することができ、総回転数ＮＲが回転数閾値Ｔｂより大きい場合は、回転数が多いので間欠印字が多い動作状況であると推定することができる。

ドットカウンタ１３１は、現像カートリッジ５Ｂを交換したときからの印字したドット数をカウントして積算する。具体的に、ドットカウンタ１３１は、パーソナルコンピュータ（パソコン）ＰＣなど印字を指示する装置から送信された印字データに含まれる露光装置４のレーザ発光部を明滅させるための情報に基づいてドット数をカウントする。露光装置４のレーザ発光部を明滅させるための情報は、感光体ドラム５１上に静電潜像を形成するためのものであり、この静電潜像に基づいてトナー像が形成され、用紙Ｐに転写（印字）されるので、ドットカウンタ１３１がカウントしたドット数は、印字したドット数に等しくなる。ドット数の積算値ＮＤは、ドット数判定手段１３０に出力される。

ドット数判定手段１３０は、現像カートリッジ５Ｂを交換したときからの印字したドット数がドット判定基準値を超えたか否かを判定する。具体的に、本実施形態のドット数判定手段１３０は、ドットカウンタ１３１から入力されたドット数の積算値ＮＤがドット判定基準値Ｔｃを超えたか否かを判定する。ドット判定基準値Ｔｃを超えたか否かの情報は、印字動作制御手段１４０に出力される。

ここで、ドット判定基準値Ｔｃは、現像カートリッジ５Ｂに収容されたトナーＴの初期容量などに応じて予め設定された印字可能枚数を超えたか否かを判定するための基準値である。さらに述べると、ドット数の積算値ＮＤがドット判定基準値Ｔｃより小さい場合は、印字可能枚数に達していないのでトナーの劣化が進行しきっていないと推定することができ、ドット数の積算値ＮＤがドット判定基準値Ｔｃより大きい場合は、印字可能枚数を超えたので、トナーの劣化がある程度まで進行したと推定することができる。

また、本実施形態のドット数判定手段１３０は、現像カートリッジ５Ｂを交換したときからの印字したドット数（ドット数の積算値ＮＤ）が、ドット判定基準値Ｔｃより大きい最大ドット閾値Ｔｃ_MAXを超えたか否かを判定可能に構成されている。最大ドット閾値Ｔｃ_MAXを超えたか否かの情報は、印字動作制御手段１４０に出力される。

ここで、最大ドット閾値Ｔｃ_MAXは、予め設定された閾値である。ドット数の積算値ＮＤが最大ドット閾値Ｔｃ_MAXを超えるような状況は、現像カートリッジ５Ｂ内のトナーＴがほとんど残っていないと推定されるにも拘わらず、印字動作がなされている状況なので画像の質の低下が発生する可能性が高くなる。

以上説明した現像剤量判定手段１１０、動作状況判定手段１２０およびドット数判定手段１３０での判定動作は、それぞれ独立して個別に実行される。そして、動作状況判定手段１２０およびドット数判定手段１３０での判定結果は、適宜個別に印字動作制御手段１４０に出力される。

印字動作制御手段１４０は、現像剤量判定手段１１０、動作状況判定手段１２０およびドット数判定手段１３０から入力された情報に基づいてレーザプリンタ１の印字動作を禁止または許可する。具体的に、印字動作制御手段１４０は、現像剤量判定手段１１０、動作状況判定手段１２０およびドット数判定手段１３０から入力された情報（判定結果）の組み合わせによって、レーザプリンタ１の印字動作を禁止し、または、レーザプリンタ１の印字動作を許可する。印字動作の制御の詳細については後述する。

印字動作を禁止する場合、印字動作制御手段１４０は、報知手段９に現像カートリッジ５Ｂが交換時期である旨のメッセージを報知させる。

ここで、「印字動作を禁止する」とは、パソコンＰＣなどから印字データを受信しても印字動作を開始しないように制御することであり、「印字動作を許可する」とは、パソコンＰＣなどから印字データを受信したときに印字動作を実行するように制御することである。

リセット手段１５０は、ユーザが現像カートリッジ５Ｂを交換したとき（現像カートリッジ５Ｂの新品状態を検知したとき）に、ドラムカウンタ１２１のカウント値（感光体ドラム５１の総回転数ＮＲ）とドットカウンタ１３１のカウント値（ドット数の積算値ＮＤ）をリセットする。

なお、現像カートリッジ５Ｂの新品検知は、リセット手段１５０に入力される、例えば、現像カートリッジ５Ｂに設けられたＩＣチップなどからの情報や、現像カートリッジ５Ｂに設けられた検知部材がレーザプリンタ１の検知用アクチュエータを押圧して揺動させる構成においてこの揺動を検知したセンサからの出力などに基づいて判定することができる。このような新品検知の構成は公知なので詳細な説明を省略する。

報知手段９は、レーザプリンタ１を使用するユーザに対してメッセージを報知するものである。本実施形態では、報知手段９は、制御装置１００により印字動作が禁止された場合、現像カートリッジ５Ｂが交換時期である旨のメッセージをユーザに対して報知する。このような報知手段９としては、例えば、文字や絵などでメッセージを報知する液晶ディスプレイや、音でメッセージを報知するスピーカ、光の点滅でメッセージを報知するランプなどを採用することができる。また、報知手段９は、液晶ディスプレイ、スピーカ、ランプなどを２つ以上組み合わせて構成してもよい。

＜レーザプリンタ１の印字動作の制御と作用効果＞
次に、制御装置１００によるレーザプリンタ１の印字動作の制御とレーザプリンタ１の作用効果について説明する。

前記したように、制御装置１００の各判定手段（現像剤量判定手段１１０、動作状況判定手段１２０およびドット数判定手段１３０）での判定動作は、それぞれ独立して個別に実行され、判定結果は個別に印字動作制御手段１４０に出力される。そして、印字動作制御手段１４０は、入力された各判定結果の組み合わせによってレーザプリンタ１の印字動作を禁止または許可する制御を実行する。以下、図５に示すテーブルを用いて印字動作の制御について説明する。

なお、図５において、「信号なし」は、印字動作制御手段１４０に対して、現像剤量判定手段１１０から受光信号の入力がないと出力された状態を意味する。また、「信号あり」は、印字動作制御手段１４０に対して、現像剤量判定手段１１０から、受光信号の入力はあるが、受光素子８２が一定時間内に光を受光した時間的割合ＴＲが第１割合閾値Ｔａ１（および第２割合閾値Ｔａ２）を超えていない旨（ＴＲ≦Ｔａ１）の情報が出力された状態を意味する。さらに、「○」は、印字動作制御手段１４０が印字動作を許可することを意味し、「×」は、印字動作制御手段１４０が印字動作を禁止することを意味する。

判定Ｎｏ．８に示すように、動作状況判定手段１２０が回転数閾値Ｔｂより小さい（ＮＲ＜Ｔｂ）と判定し、現像剤量判定手段１１０が第１割合閾値Ｔａ１を超えた（ＴＲ＞Ｔａ１）と判定し、さらに、ドット数判定手段１３０がドット判定基準値Ｔｃを超えた（ＮＤ＞Ｔｃ）と判定している場合は、印字動作制御手段１４０は印字動作を禁止する。

また、判定Ｎｏ．７に示すように、動作状況判定手段１２０が回転数閾値Ｔｂより小さい（ＮＲ＜Ｔｂ）と判定し、現像剤量判定手段１１０が第１割合閾値Ｔａ１を超えた（ＴＲ＞Ｔａ１）と判定し、さらに、ドット数判定手段１３０がドット判定基準値Ｔｃを超えない（ＮＤ≦Ｔｃ）と判定している場合は、印字動作制御手段１４０は印字動作を許可する。

感光体ドラム５１の総回転数ＮＲが回転数閾値Ｔｂより小さく、かつ、時間的割合ＴＲが第１割合閾値Ｔａ１を超えた場合は、現像カートリッジ５Ｂ内のトナーＴがある程度消費されたにも拘わらず、感光体ドラム５１はそれほど回転していないということなので、レーザプリンタ１は連続印字が多い動作状況であったと判定することができる。

このような動作状況において、ドット数の積算値ＮＤがドット判定基準値Ｔｃを超えない場合は、印字可能枚数に達していないのでトナーの劣化が進行していないと推定でき、印字動作を許可することでトナーＴを有効に利用することができる。また、ドット数の積算値ＮＤがドット判定基準値Ｔｃを超えた場合は、印字可能枚数を超えるのでトナーＴの劣化が進行したと推定でき、印字動作を禁止することで画像の質の低下を防ぐことができる。これにより、動作状況に応じて適切な劣化状態までトナーＴを使用することが可能となる。

判定Ｎｏ．１３〜１８に示すように、動作状況判定手段１２０が回転数閾値Ｔｂ以上（ＮＲ≧Ｔｂ）と判定し、かつ、現像剤量判定手段１１０が第１割合閾値Ｔａ１を超えない（信号なしとＴＲ≦Ｔａ１）と判定した場合は、印字動作制御手段１４０は、ドット数判定手段１３０の判定結果によらずに印字動作を許可する。

また、判定Ｎｏ．１９〜２１に示すように、動作状況判定手段１２０が回転数閾値Ｔｂ以上（ＮＲ≧Ｔｂ）と判定し、かつ、現像剤量判定手段１１０が第１割合閾値Ｔａ１を超えた（ＴＲ＞Ｔａ１）と判定した場合は、印字動作制御手段１４０は、ドット数判定手段１３０の判定結果によらずに印字動作を禁止する。

感光体ドラム５１の総回転数ＮＲが回転数閾値Ｔｂ以上で、かつ、時間的割合ＴＲが第１割合閾値Ｔａ１を超えた場合は、現像カートリッジ５Ｂ内のトナーＴが消費され、さらに、感光体ドラム５１の回転数が多いということなので、レーザプリンタ１は間欠印字が多い動作状況であったと判定することができる。

このような動作状況において、時間的割合ＴＲが第１割合閾値Ｔａ１を超えても印字動作を許可すると画像の質が低下するおそれが高くなるので、ドット数判定手段１３０の判定結果によらずに印字動作を禁止することで、画像の質の低下の発生を確実に抑制することができる。

判定Ｎｏ．１０〜１２，２２〜２４に示すように、現像剤量判定手段１１０が第２割合閾値Ｔａ２を超えた（ＴＲ＞Ｔａ２）と判定した場合は、印字動作制御手段１４０は、動作状況判定手段１２０およびドット数判定手段１３０の判定結果によらずに印字動作を禁止する。

時間的割合ＴＲが第２割合閾値Ｔａ２を超える状況は、トナーＴがほとんど残っていない状態なので、この場合に印字動作を許可すると画像の質が低下するおそれがより高くなる。したがって、時間的割合ＴＲが第２割合閾値Ｔａ２を超えたと判定した場合に、レーザプリンタ１の動作状況によらずに印字動作を禁止することで、画像の質の低下の発生を確実に抑制することができる。

判定Ｎｏ．６，９に示すように、動作状況判定手段１２０が回転数閾値Ｔｂより小さい（ＮＲ＜Ｔｂ）と判定し、受光素子８２の出力（受光信号）があり（信号ありとＴＲ＞Ｔａ１）、さらに、ドット数判定手段１３０が最大ドット閾値Ｔｃ_MAXを超えた（ＮＤ＞Ｔｃ_MAX）と判定している場合は、印字動作制御手段１４０は印字動作を禁止する。

ドット数の積算値ＮＤが最大ドット閾値Ｔｃ_MAXを超えるような状況は、印字可能枚数を超えているにも拘わらず印字動作が実行されている状況であり、現像カートリッジ５Ｂ内にトナーＴがほとんど残っていない可能性がある。このような状況で、印字動作が実行されるということは、何らかの原因により、現像剤量判定手段１１０に対して受光素子８２から正常な受光信号が出力されていない可能性がある。

トナーＴがほとんど残っていない状態で印字動作が実行されると画像の質が低下するおそれがより高くなる。そこで、ドット数の積算値ＮＤが最大ドット閾値Ｔｃ_MAXを超えたと判定した場合に、印字動作を禁止することで、仮に正常な受光信号が出力されていないような状況においても画像の質の低下の発生を確実に抑制することができる。

判定Ｎｏ．１〜５に示す条件では、現像剤量判定手段１１０の判定結果（信号なしとＴＲ≦Ｔａ１）から現像カートリッジ５Ｂ内にトナーＴが十分に残っていると判定できるので、印字動作制御手段１４０は印字動作を許可する。

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。

前記実施形態では、現像剤量判定手段１１０は、受光素子８２が一定時間内に光を受光した時間的割合ＴＲを用いて判定を実行する構成であったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、現像剤量判定手段１１０は、受光素子８２の出力値（受光信号）の強度を用いて判定を実行するように構成されていてもよい。この場合、量判定基準値も受光信号の強度と比較できる値とする。

具体的には、例えば、現像剤量判定手段１１０は、入力された受光信号の強度ＬＩが、量判定基準値の別の例としての第１強度閾値Ｔａ３、および、第１強度閾値Ｔａ３より大きい第２強度閾値Ｔａ４を超えたか否かを判定可能に構成されていてもよい。このような構成において、例えば、現像剤量判定手段１１０が第２強度閾値Ｔａ４を超えた（ＬＩ＞Ｔａ４）と判定した場合は、レーザプリンタ１の印字動作を禁止する。

なお、受光素子が一定時間内に光を受光した時間的割合と、受光信号の強度を組み合わせて判定を実行するように構成してもよい。例えば、現像剤量判定手段は、受光素子の出力値が強度の閾値を超えた時間の割合が、量判定基準値（時間的割合の閾値）を超えたか否か判定するように構成されていてもよい。

前記実施形態では、現像カートリッジ５Ｂ内のトナーＴの量を検出する構成として、光学式の検出手段（発光素子８１および受光素子８２）を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、装着されたカートリッジの質量を検出する手段を装置本体内に設け、カートリッジの質量の変化からカートリッジ内の現像剤の量を検出する構成を採用してもよい。

また、１ドットあたりの現像剤の消費量と、カートリッジを交換したときからの印字したドット数とから現像剤の消費量を算出して現像剤の量（残量）を検出することもできるので、前記実施形態のドットカウンタ１３１のカウント値を利用してカートリッジ内の現像剤の量を検出する構成を採用してもよい。

前記実施形態では、動作状況判定手段１２０は、感光体ドラム５１の総回転数ＮＲが回転数閾値Ｔｂを超えたか否かを判定することで、連続印字動作の割合を判定する構成であったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、現像ローラ５４の総回転数ＮＲ’が回転数閾値Ｔｂ’を超えたか否かを判定することで、連続印字動作の割合を判定する構成としてもよい。

前記実施形態では、動作状況判定手段１２０は、感光体ドラム５１（または現像ローラ５４）の総回転数から連続印字動作の割合を判定する構成であったが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、図６に示すように、レーザプリンタ１内に、印字された用紙Ｐの通過を検知する通過検知センサ７を備え、動作状況判定手段２２０が通過検知センサ７の出力に基づいて連続印字動作の割合を判定する構成としてもよい。

具体的に、動作状況判定手段２２０は、通過検知センサ７の出力から現像カートリッジ５Ｂの交換後に通過検知センサ７を通過した用紙Ｐの枚数をカウントして総枚数ＰＡ１を算出する。また、動作状況判定手段２２０は、通過検知センサ７が前の用紙Ｐの通過を検知してから所定時間内に後の用紙Ｐの通過を検知した場合に連続印字動作が実行されたと判定し、連続印字動作による印字と判定した用紙Ｐの枚数をカウントして積算枚数ＰＳ１を算出する。

さらに、動作状況判定手段２２０は、総枚数ＰＡ１に対する積算枚数ＰＳ１の割合（ＰＳ１／ＰＡ１）が、動作判定基準値の他の例としての通過枚数閾値Ｔｂ１を超えたか否かを判定し、判定結果を印字動作制御手段１４０に出力する。ここで、ＰＳ１／ＰＡ１が通過枚数閾値Ｔｂ１を超えた場合、連続印字が多い動作状況であると判定することができ、ＰＳ１／ＰＡ１が通過枚数閾値Ｔｂ１を超えない場合、間欠印字が多い動作状況であると判定することができる。

なお、図６に示すリセット手段２５０は、ユーザが現像カートリッジ５Ｂを交換したときに、動作状況判定手段２２０のカウント値（総枚数ＰＡ１および積算枚数ＰＳ１）とドットカウンタ１３１のカウント値（ドット数の積算値ＮＤ）をリセットするように構成されている。

通過検知センサ７としては、排出ローラ２４付近に設けられて用紙Ｐの排出を検知する公知の排出検知センサや、排出経路２３に設けられて用紙詰まりを検知する公知のジャム検知センサなどを利用することができる。

また、別の例として、図７に示すように、動作状況判定手段３２０は、パソコンＰＣなど印字を指示する装置から送信された印字データに基づいて連続印字動作の割合を判定する構成としてもよい。

具体的に、動作状況判定手段３２０は、現像カートリッジ５Ｂの交換後において、入力された印字データから得られる総印字枚数ＰＡ２に対する、連続印字を指示する印字データから得られる印字枚数の積算値ＰＳ２の割合（ＰＳ２／ＰＡ２）が、動作判定基準値の別の例としての印字枚数閾値Ｔｂ２を超えたか否かを判定し、判定結果を印字動作制御手段１４０に出力する。ここで、ＰＳ２／ＰＡ２が印字枚数閾値Ｔｂ２を超えた場合、連続印字が多い動作状況であると判定することができ、ＰＳ２／ＰＡ２が印字枚数閾値Ｔｂ２を超えない場合、間欠印字が多い動作状況であると判定することができる。

なお、図７に示すリセット手段３５０は、ユーザが現像カートリッジ５Ｂを交換したときに、動作状況判定手段３２０のカウント値（総印字枚数ＰＡ２および印字枚数の積算値ＰＳ２）とドットカウンタ１３１のカウント値（ドット数の積算値ＮＤ）をリセットするように構成されている。

前記実施形態では、現像カートリッジ５Ｂ（カートリッジ）がプロセスユニット５の一部として本体筐体２に対して交換可能に構成された例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、現像カートリッジ５Ｂが本体筐体２（本体筐体２に固定された感光体ユニット５Ａ）に対して直接交換可能に構成されていてもよい。

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５Ｂを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、トナーカートリッジを採用してもよいし、前記実施形態の感光体ユニット５Ａと現像カートリッジ５Ｂとが一体（着脱不能）に構成されたプロセスカートリッジを採用してもよい。

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、ＬＥＤによって露光を行うＬＥＤプリンタであってもよいし、プリンタ以外の複写機や複合機などであってもよい。また、カラー画像を形成するプリンタや複写機、複合機などであってもよい。

１レーザプリンタ
２本体筐体
５Ｂ現像カートリッジ
５１感光体ドラム
５４現像ローラ
５８トナー収容室
８１発光素子
８２受光素子
１００制御装置
１１０現像剤量判定手段
１２０動作状況判定手段
１２１ドラムカウンタ
１３０ドット数判定手段
１３１ドットカウンタ
１４０印字動作制御手段
ＮＤドット数の積算値
ＮＲ総回転数
Ｐ用紙
Ｔトナー
Ｔａ１第１割合閾値
Ｔａ２第２割合閾値
Ｔｂ回転数閾値
Ｔｃドット判定基準値
Ｔｃ_MAX 最大ドット閾値
ＴＲ時間的割合

Claims

現像剤を収容し、装置本体に対して交換可能に構成されたカートリッジと、
印字動作を禁止または許可する制御を実行する制御装置とを備え、
印字前に現像剤の撹拌を伴うウォーミングアップ動作が実行される画像形成装置であって、
前記制御装置は、
前記カートリッジを交換したときからの連続印字動作の割合が動作判定基準値を超えたか否かを判定する動作状況判定手段と、
前記カートリッジ内の現像剤の量が、間欠印字が多い動作状況において画像の質の低下が発生し得るような現像剤の量に対応する量判定基準値を超えたか否かを判定する現像剤量判定手段と、
前記カートリッジを交換したときからの印字したドット数が、カートリッジに収容された現像剤の初期容量などに応じて予め設定された印字可能枚数を超えたか否かを判定するためのドット判定基準値を超えたか否かを判定するドット数判定手段とを有し、
前記動作状況判定手段が動作判定基準値を超えたと判定し、かつ、前記現像剤量判定手段が量判定基準値を超えたと判定したとき、
さらに、前記ドット数判定手段が、ドット判定基準値を超えたと判定している場合は印字動作を禁止し、ドット判定基準値を超えないと判定している場合は印字動作を許可することを特徴とする画像形成装置。
現像剤を収容し、装置本体に対して交換可能に構成されたカートリッジと、
回転駆動する感光体ドラムおよび現像ローラの少なくとも一方と、
印字動作を禁止または許可する制御を実行する制御装置とを備え、
印字前に現像剤の撹拌を伴い、前記感光体ドラムおよび前記現像ローラの少なくとも一方が回転するウォーミングアップ動作が実行される画像形成装置であって、
前記制御装置は、
前記カートリッジを交換したときからの前記感光体ドラムまたは前記現像ローラの総回転数が、動作判定基準値としての回転数閾値を超えたか否かを判定する動作状況判定手段と、
前記カートリッジ内の現像剤の量が、間欠印字が多い動作状況において画像の質の低下が発生し得るような現像剤の量に対応する量判定基準値を超えたか否かを判定する現像剤量判定手段と、
前記カートリッジを交換したときからの印字したドット数が、カートリッジに収容された現像剤の初期容量などに応じて予め設定された印字可能枚数を超えたか否かを判定するためのドット判定基準値を超えたか否かを判定するドット数判定手段とを有し、
前記動作状況判定手段が動作判定基準値を超えたと判定し、かつ、前記現像剤量判定手段が量判定基準値を超えたと判定したとき、
さらに、前記ドット数判定手段が、ドット判定基準値を超えたと判定している場合は印字動作を禁止し、ドット判定基準値を超えないと判定している場合は印字動作を許可することを特徴とする画像形成装置。
前記制御装置は、
前記動作状況判定手段が動作判定基準値を超えないと判定し、かつ、前記現像剤量判定手段が量判定基準値を超えないと判定した場合は、印字動作を許可し、
前記動作状況判定手段が動作判定基準値を超えないと判定し、かつ、前記現像剤量判定手段が量判定基準値を超えたと判定した場合は、印字動作を禁止することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
前記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前記カートリッジ内を通過した光を受光可能な受光素子とを備え、
前記現像剤量判定手段は、前記受光素子が一定時間内に光を受光した時間的割合が、量判定基準値としての第１割合閾値、および、第１割合閾値より大きい第２割合閾値を超えたか否かを判定可能に構成されており、
前記現像剤量判定手段が第２割合閾値を超えたと判定した場合は、印字動作を禁止することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記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前記カートリッジ内を通過した光を受光可能な受光素子とを備え、
前記現像剤量判定手段は、前記受光素子の出力値が、量判定基準値としての第１強度閾値、および、第１強度閾値より大きい第２強度閾値を超えたか否かを判定可能に構成されており、
前記現像剤量判定手段が第２強度閾値を超えたと判定した場合は、印字動作を禁止することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記ドット数判定手段は、前記カートリッジを交換したときからの印字したドット数が、ドット判定基準値より大きい最大ドット閾値を超えたか否かを判定可能に構成されており、
前記制御装置は、前記動作状況判定手段が動作判定基準値を超えたと判定し、かつ、前記受光素子の出力があるときに、さらに、前記ドット数判定手段が最大ドット閾値を超えたと判定している場合は印字動作を禁止することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の画像形成装置。
印字された記録シートの通過を検知する通過検知センサを備え、
前記動作状況判定手段は、
前記通過検知センサの出力に基づいて、前の記録シートの通過を検知してから所定時間内に後のシートを検知した場合に連続印字動作が実行されたと判定するように構成されており、
前記カートリッジの交換後に前記通過検知センサを通過した記録シートの総枚数に対する、連続印字動作による印字と判定された記録シートの積算枚数の割合が、動作判定基準値としての通過枚数閾値を超えたか否かにより連続印字動作の割合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。
前記動作状況判定手段は、前記カートリッジの交換後に入力された印字データから得られる総印字枚数に対する、連続印字を指示する印字データから得られる印字枚数の積算値の割合が、動作判定基準値としての印字枚数閾値を超えたか否かにより連続印字動作の割合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。