JP5273115B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に現像剤の残量を検出する機能を備えた画像形成装置に関する。

従来より電子写真式の画像形成装置において、トナー（現像剤）の残量を光学的に検出する技術が知られている。こうした技術では、例えば、現像カートリッジに設けられたトナーの収容部を挟んでセンサの投光部と受光部とを対向配置し、投光部から投射され収容部内を通過した光を受光部で受光する。そして、収容部内でトナーを撹拌するアジテータを回転させたときの受光部における受光量の変化を計測し、その結果に基づいてトナーの残量を検出する。

特開２００４−０２９３９６号公報

ところで、一般に、収容部内のトナーは撹拌されない状態で長時間放置されると、粒子間の空気が抜けて全体のかさが減り、流動性が悪化する。流動性が悪化したトナーは、十分に撹拌されれば流動性が回復する。しかしながら、トナーの流動性が悪化した状態で残量の検出が行われると、計測の結果が安定せず、そのため残量の検出精度が悪化することがある。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、現像剤の残量を精度良く検知する技術を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、第１の発明に係る画像形成装置は、現像剤を収容する収容部と、前記収容部内に収容される現像剤を撹拌する撹拌部とを有し、前記現像剤を用いて画像形成を行う画像形成部と、前記収容部内に光を投射する投光部と、前記投光部から投射され前記収容部内を通過した光を受光する受光部とを有し、前記撹拌部による攪拌中における前記受光部の受光量の変化に応じた計測結果を出力する計測部と、前記撹拌の開始後に前記計測結果が不安定になる不安定期間であるか前記計測結果が安定する安定期間であるかを判定する判定部と、前記安定期間において前記計測部により出力される計測結果を記憶する記憶部と、前記安定期間では前記計測部により出力される最新の計測結果に基づいて現像剤の残量を検出し、前記不安定期間では前記記憶部に記憶された過去の計測結果に基づいて現像剤の残量を検出する検出部と、を備える。

第１の発明によれば、計測部の計測結果が不安定になる不安定期間であると判定された場合には、計測部により出力される最新の計測結果を用いずに、安定期間中に記憶部に記憶された過去の計測結果に基づいて現像剤の残量を検出することで、精度良い検出結果を得ることができる。

第２の発明は、第１の発明の画像形成装置において、前記撹拌部による撹拌の終了時から撹拌の開始時までの撹拌停止期間の長さを計測する計時部をさらに備え、前記判定部は、前記撹拌停止期間の長さに基づいて前記不安定期間であるか前記安定期間であるかを判定する。

第２の発明によれば、撹拌停止期間の長さによって現像剤の状態が変化することから、撹拌停止期間の長さに基づいて不安定期間か安定期間かを判定することにより、精度良い判定を行うことができる。

第３の発明は、第２の発明の画像形成装置において、前記判定部は、前記撹拌の開始時からの前記不安定期間の長さを推定し、前記推定した不安定期間の長さに基づいて、前記不安定期間であるか前記安定期間であるかを判定するとともに、前記撹拌停止期間の長さが大きいほど前記不安定期間の長さを大きく推定する。

第３の発明によれば、撹拌停止期間の長さが大きくなるほど、撹拌開始時からの不安定期間の長さが大きくなると考えられる。従って、本構成により精度良い判定を行うことができる。

第４の発明は、第１から第３のいずれか一つの発明の画像形成装置において、前記判定部は、前記撹拌の開始時からの前記不安定期間の長さを推定し、前記推定した不安定期間の長さに基づいて、前記不安定期間であるか前記安定期間であるかを判定するとともに、前記記憶部に記憶されている過去の計測結果と、前記計測部により出力される最新の計測結果との差が大きいほど、前記不安定期間の長さを大きく推定する。

第４の発明によれば、安定期間に記憶された過去の計測結果と最新の計測結果との差が大きいほど、不安定さの度合が大きいと考えられる。従って、本構成により精度良い判定を行うことができる。

第５の発明は、第１の発明の画像形成装置において、前記判定部は、前記計測部により出力される最新の計測結果の、以前の計測結果に対する変化の大きさが所定の基準以上のときに不安定期間であると判定し、前記基準未満のときに安定期間であると判断する。

第５の発明によれば、計測結果の変化の大きさが大きい場合には、不安定な状態であると考えられる。従って、本構成により精度良く判定することができる。

第６の発明は、第１から第５のいずれか一つの発明の画像形成装置において、前記画像形成部は、画像形成に伴って撹拌を行い、画像形成の終了時に不安定期間が終了していない場合には、当該不安定期間が終了するまで撹拌を続行する。

第６の発明によれば、画像形成終了時に直ちに撹拌を停止した場合に比べて、計測結果が安定し易いため、早期に最新の計測結果に基づく精度の高い検出を行うことができる。

第７の発明は、第１から第５のいずれか一つの発明の画像形成装置において、前記画像形成部は、画像形成に伴って撹拌を行い、画像形成の終了時に不安定期間が終了していない場合には、所定期間が経過するまで撹拌を続行する。

第７の発明によれば、画像形成終了時に直ちに撹拌を停止した場合に比べて、計測結果が安定し易いため、早期に最新の計測結果に基づく精度の高い検出を行うことができる。

第８の発明は、第１から第７のいずれか一つの発明の画像形成装置において、画像形成に伴う現像剤の消費量を算出する算出部をさらに備え、前記検出部は、前記不安定期間において、前記記憶部に記憶された過去の計測結果に対応する現像剤の残量から、当該過去の計測結果が算出されてからの消費量を減じることにより残量を検出する。

第８の発明によれば、過去の計測時の残量からそれ以後の消費量を減じることで残量を検出するため、単に過去の計測結果から残量を検出する場合よりも精度を高めることができる。

実施形態１におけるプリンタの全体構成を示す側断面図 プロセスカートリッジの側断面図 プロセスカートリッジの平面図 プロセスカートリッジの側面図 プリンタの電気的構成を示すブロック図 トナーの状態と残量センサの出力との関係を説明する図 残量検出処理のフローチャート モータ制御処理のフローチャート 実施形態２における残量検出処理のフローチャート 実施形態２における残量検出処理のフローチャート

＜実施形態１＞
次に本発明の実施形態１について図１から図８を参照して説明する。
（プリンタの全体構成）
図１は、プリンタ１０の全体構成を示す側断面図である。このプリンタ１０（画像形成装置の一例）は、電子写真方式のレーザプリンタである。なお、以下の説明では、図１の右側を前方とする。

プリンタ１０は、装置本体１１を備えており、この装置本体１１の前面には開閉可能な前面カバー１２が設けられている。装置本体１１内の底部には、複数のシート１３（用紙やＯＨＰシートなど）を積載可能な供給トレイ１４が設けられている。供給トレイ１４の最上位に積載されたシート１３は、ピックアップローラ１５により前方に押し出され、供給ローラ１６と分離パッド１７との間で挟まれたときに１枚ごとに捌かれて、供給ローラ１６によりレジストローラ１８へ搬送される。レジストローラ１８は、シート１３を画像形成部２０へ搬送する。

画像形成部２０は、スキャナ部２１、プロセスカートリッジ２３、定着部３９を備えている。
スキャナ部２１は、印刷データに基づいて発光制御されるレーザ光を後述の感光ドラム２６上に照射する。

図２は、プロセスカートリッジ２３の側断面図、図３は、プロセスカートリッジ２３の平面図、図４は、プロセスカートリッジ２３の側面図である。

プロセスカートリッジ２３は、前面カバー１２を開放することにより、装置本体１１に対して着脱可能になる。図２に示すように、プロセスカートリッジ２３は、フレーム２４に保持された帯電器２５、感光ドラム２６、転写ローラ２７と、フレーム２４に対して着脱可能な現像カートリッジ２８とを備えている。

現像カートリッジ２８は、トナー（現像剤の一例）を収容する収容部３０と、収容部３０の後方に配置された供給ローラ３１、現像ローラ３２を備えている。

収容部３０内には、アジテータ３５（撹拌部の一例）が設けられている。このアジテータ３５は、後述のメインモータ５６の動力により図示時計回り方向に回転駆動される。そしてアジテータ３５の回転に伴って、収容部３０内のトナーが攪拌され、供給ローラ３１側へ掻き出される。

また、収容部３０の左右両側壁には、それぞれ後述するトナーの残量検知に用いられる窓部３６が設けられている。各窓部３６は、アジテータ３５の両端部に設けられたワイパ３７によってアジテータ３５の回転に伴って清掃される。

また、図４に示すように、収容部３０の一方の側壁の外面には、現像カートリッジ２８が新品であるかを検知するために用いられる検知用部材３８が設けられている。この検知用部材３８は、現像カートリッジ２８が新品であることを示す新品位置から新品でないことを示す旧品位置へと不可逆的に変位可能であり、現像カートリッジ２８の初回の使用時に新品位置から旧品位置に移動される。

収容部３０から放出されたトナーは、供給ローラ３１の回転により現像ローラ３２に供給され、両ローラ３１，３２間で摩擦帯電される。一方、感光ドラム２６の表面は、帯電器２５によって帯電され、スキャナ部２１によって露光されることによって、その表面に静電潜像が形成される。感光ドラム２６上の静電潜像は現像ローラ３２から供給されるトナーによって現像されトナー像となる。

感光ドラム２６上のトナー像は、感光ドラム２６と転写ローラ２７との間に印加される転写バイアスによって、感光ドラム２６と転写ローラ２７との間を通過するシート１３上に転写される。トナー像が転写されたシート１３は、続いて図１に示す定着器３９に搬送され、そこでトナー像がシート１３に熱定着される。トナー像が定着したシート１３は、最後に装置本体１１の上面に排出される。

（プリンタの電気的構成）
図５は、プリンタ１０の電気的構成を示すブロック図である。

プリンタ１０は、図５に示すように、ＣＰＵ５０、ＲＯＭ５１、ＲＡＭ５２、ＮＶＲＡＭ（不揮発性メモリ）５３、ネットワークインターフェイス５４を備えている。ＲＯＭ５１には、後述する残量検出処理やモータ制御処理など、プリンタ１０の各種動作を実行するためのプログラムが記憶されている。

ＣＰＵ５０（計測部、判定部、検出部、計時部、算出部の一例）は、ＲＯＭ５１から読み出したプログラムに従って、その処理結果をＲＡＭ５２（記憶部の一例）またはＮＶＲＡＭ５３に記憶させながら各部の制御を行う。ネットワークインターフェイス５４は、例えばＬＡＮなどの通信回線に接続され、その通信回線上に接続された端末装置（図示せず）等との間の通信を可能とする。

さらにプリンタ１０は、メインモータ５６、残量センサ５７、新品検知センサ５８を備えている。メインモータ５６は、既述のピックアップローラ１５、供給ローラ１６、レジストローラ１８、感光ドラム２６、アジテータ３５等に図示しないギア機構を介して接続されており、これらの部材を回転駆動する。

残量センサ５７（計測部の一例）は、図３にも示すように、装置本体１１内において現像カートリッジ２８の一方の窓部３６に対向して配置される投光部５７Ａと、他方の窓部３６に対向して配置される受光部５７Ｂとを備えている。投光部５７Ａは、一方の窓部３６から収容部３０内に光を投射する。受光部５７Ｂは、投光部５７Ａから投射され収容部３０内を通過し、他方の窓部３６から出射した光を受光し、その受光量に応じた電圧を出力する。そして、残量センサ５７は、受光部５７Ｂの出力電圧を所定の閾値と比較して、ＨレベルとＬレベルの２値を有する信号をＣＰＵ５０に出力する。

新品検知センサ５８は、現像カートリッジ２８の検知用部材３８が新品位置にあるか否かを検知し、その結果をＣＰＵ５０に出力する。

プリンタ１０は、さらに操作部６０、表示部６１を備えている。表示部６１は、ディスプレイやランプ等を備え、各種の設定画面や装置の動作状態等を表示することが可能である。操作部６０は、複数のボタンを備え、ユーザにより各種指示の入力操作が可能である。

（トナーの状態と残量センサの出力との関係）
次にトナーの状態と残量センサ５７の出力との関係について説明する。
残量センサ５７は、既述のようにアジテータ３５が回転する間に、受光部５７Ｂの受光量に応じてＨレベルまたはＬレベルの信号を出力する。収容部３０内のトナーが満杯の状態では、投光部５７Ａから投射された光がトナーにより常に遮られ、残量センサ５７の出力は常にＨレベルになる。

トナー残量がある程度少なくなると、トナーを掻き上げるアジテータ３５が残量センサ５７の光軸の位置を通過した直後に投光部５７Ａからの光が収容部３０を通過して受光部５７Ｂで受光されるため、残量センサ５７の出力がＬレベルになる。このため、残量センサ５７の出力は、アジテータ３５の回転に同期してＨレベルとＬレベルとが周期的に繰り返すようになる。

また、トナーの残量が少なくなるほど、アジテータ３５の１回転あたりに出力がＬレベルになる時間の割合（以下、デューティ比という）が大きくなる。ＣＰＵ５０は、後述する残量検出処理において、アジテータ３５の１回転毎に残量センサ５７からの出力がＬレベルになる時間をカウントすることでデューティ比を求め、そのデューティ比を計測値（計測結果の一例）として取得する。

図６は、トナーの状態と残量センサ５７の出力との関係を説明する図である。
収容部３０内のトナーが十分に撹拌された状態では、トナーの流動性が良好であり、アジテータ３５が１回転する毎の残量センサ５７の出力波形の変化、即ちデューティ比の変化は比較的小さい。このように計測値が安定する期間を安定期間と呼ぶ。なお、ＲＯＭ５１等には、予めトナーの流動性が良好な状態において計測されたデューティ比とトナーの残量との対応関係を示すテーブルが記憶されている。安定期間中において残量センサ５７の出力により得られる計測値とテーブルとに基づいてトナーの残量を検出した場合には、比較的精度の良い検出値が得られると考えられる。

また、例えばプリンタ１０がスリープした状態など、メインモータ５６が停止しアジテータ３５によりトナーが撹拌されない状態の期間を撹拌停止期間と呼ぶ。この撹拌停止期間が長くなるにつれ、トナーの流動性が悪化していくと考えられる。

そして、撹拌停止期間が長時間連続した後にアジテータ３５によるトナーの撹拌が開始された場合のように、トナーの流動性が悪化した状態では、アジテータ３５の１回転毎の残量センサ５７の出力波形の変化（デューティ比の変化）が大きくなる。このように残量センサ５７の出力が安定しない状態の期間を不安定期間と呼ぶ。

トナーの流動性が悪化した不安定期間では、安定期間に比べてデューティ比が大きくなる（Ｌレベルの割合が大きくなる）傾向がある。従って、不安定期間中に残量センサ５７の出力に基づいてトナーの残量を検出した場合には、実際よりも少ない検出値が得られる可能性が高い。

また、流動性が悪化したトナーは、アジテータ３５によって撹拌されるにつれ、流動性が回復する。このため、不安定期間におけるデューティ比は、撹拌停止期間の終了直後（撹拌の開始直後）に最も大きく、撹拌を続けるにつれて徐々に小さくなる傾向がある。そして、不安定期間は、トナーの流動性がある程度回復すると安定期間に移行する。なお、撹拌停止期間が長いほどトナーの流動性が悪化する度合が大きくなることから、撹拌停止期間が長いほど不安定期間が長くなると考えられる。

（残量検出処理）
次にトナーの残量を検出するための残量検出処理の動作について説明する。図７は、残量検出処理のフローチャートである。
この残量検出処理は、プリンタ本体の電源がオンのとき、ＣＰＵ５０の制御により少なくともアジテータ３５の１周期以下の間隔で繰り返し実行される。

ＣＰＵ５０は、図７の残量検出処理を開始すると、まずメインモータ５６が回転中であるか、即ちアジテータ３５が回転中であるかを判断し（Ｓ１０１）、メインモータ５６が回転中でない場合（Ｓ１０１：ＮＯ）には、この残量検出処理を終了する。

また、ＣＰＵ５０は、メインモータ５６が回転中である場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）には、アジテータ３５が１回転したかを判断し（Ｓ１０２）、アジテータ３５が１回転していない場合（Ｓ１０２：ＮＯ）には、この残量検出処理を終了する。例えばＣＰＵ５０が、アジテータ３５の駆動開始からの時間をカウントしており、アジテータの１回転に相当する分だけカウントが進む毎にアジテータ３５が１回転したと判断する。即ち、この残量検出処理では、アジテータ３５が１回転する毎に次のＳ１０３以下の処理を実行する。

ＣＰＵ５０は、アジテータ３５が１回転した場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）には、現像カートリッジ２８が新品であるかを新品検知センサ５８の出力に基づいて判断する（Ｓ１０３）。ここで、新品の現像カートリッジ２８ではトナーが満杯であるため、現在、安定期間であるか不安定期間であるかが残量センサ５７の出力にほとんど影響を与えないと考えられる。そこで、この残量検出処理では、安定期間と判定した場合と同様の処理を行う。

即ち、ＣＰＵ５０は、現像カートリッジ２８が新品である場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）には、残量センサ５７の出力に基づいて最新の計測値を取得する（Ｓ１０４）。より詳細には、アジテータ３５が１回転する間の出力がＬレベルになる時間をカウントし、そのカウントに基づいてデューティ比を算出する。なお、現像カートリッジ２８が新品である場合にはこのデューティ比は０％となる。

そして、ＣＰＵ５０は、取得した値を安定期間中に得られた安定値としてＲＡＭ５２上に記憶する（Ｓ１０５）。ここで、ＲＡＭ５２上に過去に得られた安定値が記憶されている場合には、その値を新しく得られた値で置き換える。

続いて、ＣＰＵ５０は、Ｓ１０４で取得した最新の計測値に基づいてトナー残量を検出する（Ｓ１０６）。ここで、ＣＰＵ５０は、例えば、デューティ比とトナーの残量との関係を示すテーブルを参照し、最新の計測値に対応するトナーの残量を求め、その結果を検出値としてＲＡＭ５２上に記憶する。

また、ＣＰＵ５０は、Ｓ１０３において、現像カートリッジ２８が新品でない場合（Ｓ１０３：ＮＯ）には、撹拌停止期間が１０時間であるかを判断する（Ｓ１０７）。ＣＰＵ５０は、例えば、メインモータ５６の停止時から時間のカウントを開始し、メインモータ５６を再び回転させる時のカウントから撹拌停止期間の長さを得ることができる。Ｓ１０７のステップでは、撹拌開始からアジテータ３５が１回転したタイミングであって、かつその直前の撹拌停止期間の長さが１０時間以上の場合にＹＥＳに進み、そうでない場合にＮＯに進む。

ＣＰＵ５０は、撹拌停止期間が１０時間以上である場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）には、現在不安定期間であると判定し、その撹拌停止期間の長さに応じて不安定期間の長さを設定する（Ｓ１０８）。ここでは、例えば、撹拌停止期間が１日（２４時間）であれば不安定期間の長さは１０秒、撹拌停止期間が５日（１２０時間）であれば２０秒というように、撹拌停止期間が長いほど不安定期間が長くなるように不安定期間の長さを推定する。そして、不安定期間の継続時間を計るためのカウンタに、推定された不安定期間の長さに相当する値をセットし、カウンタが０になるまでのカウントダウンを開始する。

続いてＣＰＵ５０は、以前の残量検知処理のＳ１０５においてＲＡＭ５２に記憶された過去の安定値を取得する（Ｓ１０９）。そして、Ｓ１０６に進み、取得した安定値に基づいてトナーの残量を検出する。

このように本残量検知処理では、１０時間以上の撹拌停止期間の後に撹拌を開始した直後は、不安定期間と判定し、残量センサ５７により出力される最新の計測値を採用せず、安定値、即ち安定期間中に計測された過去の計測値を用いてトナー残量を検出する。

また、Ｓ１０７において撹拌停止期間の長さが１０時間未満である場合（Ｓ１０７：ＮＯ）には、現在、不安定期間中であるかを判定する（Ｓ１１０）。以前の別の残量検出処理においてＳ１０８で不安定期間の長さが設定されてから、その長さが経過した（カウントダウンが終了した）状態である場合には、安定期間中であると判定し（Ｓ１１０：ＮＯ）、Ｓ１０４に進んで残量センサ５７による最新の計測値を取得し、その値を安定値として記憶した後（Ｓ１０５）、取得した値に基づいてトナーの残量を検出する（Ｓ１０６）。

また、ＣＰＵ５０は、Ｓ１１０において不安定期間中であると判定した場合、Ｓ１０８で設定された不安定期間の長さが経過していない（カウントダウンが継続している）場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）には、Ｓ１０９に進みＲＡＭ５２に記憶された過去の安定値を取得し、取得した値に基づいてトナーの残量を検出する（Ｓ１０６）。

こうしてＣＰＵ５０は、トナーの残量を検出してその検出値をＲＡＭ５２上に記憶した後、この残量検出処理を終了する。

この検出値は、ユーザにトナーの残量を報知するために用いられる。例えば、「トナーの残量３０％」のように表示部６１に残量を数値で表示しても良く、グラフで表示しても良い。また、残量をフル、ロウ、エンプティの３段階で表示することもできる。また、検出された残量がある基準より少ない場合にはトナーの交換時期が近い旨の警告を表示し、それよりさらに小さい基準より少ない場合には、エラーとして印刷動作を停止させる等の動作を行うことができる。

また、ネットワークインターフェイス５４を介して外部のコンピュータ等から問い合わせを受けたときに残量情報をコンピュータ等に送って、そのコンピュータ等のディスプレイに表示させても良い。さらに、検出値に基づいて残りの予想印刷可能枚数を求め、ユーザに報知しても良い。

（モータ制御処理）
次にメインモータ５６の動作を制御するためのモータ制御処理の動作について説明する。図８は、モータ制御処理のフローチャートである。
このモータ制御処理は、印刷指示に伴うメインモータ５６の回転を制御すると同時に、メインモータ５６によって駆動されるアジテータ３５の回転を制御する処理であって、プリンタ本体の電源がオンのとき、ＣＰＵ５０の制御により繰り返し実行される。

ＣＰＵ５０は、図８のモータ制御処理において、ネットワークインターフェイス５４を介して外部のコンピュータ等から印刷指示を受けたかを判断する（Ｓ２０１）。印刷指示を受けていない場合（Ｓ２０１：ＮＯ）には、このモータ制御処理を終了する。

ＣＰＵ５０は、印刷指示を受けた場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）には、メインモータ５６の回転を開始し（Ｓ２０２）、続いて供給トレイ１４からシート１３の搬送を開始する（Ｓ２０３）。また、これと並行してＣＰＵ５０は、既述のように画像形成部２０による画像形成のプロセスを開始し、画像形成部２０に搬送されたシート１３に印刷指示に基づいた画像を印刷する。

続いてＣＰＵ５０は、シート１３の搬送経路に設けられた排紙センサ（図示せず）により、印刷されたシート１３の排出が完了したか、即ち印刷が完了したかを判断する（Ｓ２０４）。シート１３の排出が完了していない場合（Ｓ２０４：ＮＯ）には、Ｓ２０４のステップを繰り返し排出が完了するまで待機する。

そして、ＣＰＵ５０は、シート１３の排出が完了した場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）には、現在不安定期間中であるかを判定する（Ｓ２０５）。ここでは、図７の残量検知処理のＳ１０８において設定された不安定期間の長さが経過していない（カウントダウンが継続している）場合には、不安定期間中であると判定する。不安定期間中である場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）には、メインモータ５６の回転を続行する、即ちアジテータ３５によるトナーの撹拌を続行するとともに、印刷終了からのメインモータ５６の回転続行時間が５秒（所定時間の一例）に達したかを判断する（Ｓ２０６）。５秒に達していない場合（Ｓ２０６：ＮＯ）にはＳ２０５に戻る。

そしてＣＰＵ５０は、不安定期間が終了した場合（Ｓ２０５：ＮＯ）には、メインモータ５６の回転を停止させ（Ｓ２０７）、これによりアジテータ３５の回転も停止する。また、不安定期間中である場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）に、印刷終了からのメインモータ５６の回転続行時間が５秒が経過した場合（Ｓ２０６：ＹＥＳ）には、Ｓ２０７に進んでメインモータ５６の回転を停止する。その後、ＣＰＵ５０は、このモータ制御処理を終了する。

即ちこのモータ制御処理では、印刷の終了時に不安定期間中であると判定された場合には、不安定期間が終了する時か、あるいは５秒が経過する時かいずれか早い時までアジテータ３５によるトナーの撹拌が続行される。

なお、上記モータ制御処理では、Ｓ２０６のステップを省略し、Ｓ２０５にて不安定期間中であると判定した場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）にはＳ２０５に戻って、不安定期間が終了するまで待機し、不安定期間が終了した場合（Ｓ２０５：ＮＯ）にメインモータ５６の回転を停止する（Ｓ２０７）ようにしても良い。

また、上記モータ制御処理では、Ｓ２０５のステップを省略し、シート１３の排出完了後（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、Ｓ２０６に進んで５秒が経過するのを待機し、５秒経過後（Ｓ２０６：ＹＥＳ）にメインモータ５６の回転を停止する（Ｓ２０７）ようにしても良い。

（本実施形態の効果）
以上のように本実施形態によれば、残量センサ５７による計測結果が不安定になる不安定期間であると判定された場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）には、残量センサ５７により出力される最新の計測結果を用いずに、安定期間中にＲＡＭ５２に記憶された過去の計測結果に基づいてトナーの残量を検出する（Ｓ１０９，Ｓ１０６）ことで、精度良い検出結果を得ることができる。

また、撹拌停止期間の長さに基づいて不安定期間か安定期間かを判定する（Ｓ１０８）ことにより、精度良い判定を行うことができる。

また、撹拌の開始時からの不安定期間の長さを推定し、推定した不安定期間の長さに基づいて、不安定期間であるか安定期間であるかを判定するとともに、撹拌停止期間の長さが大きいほど不安定期間の長さを大きく推定する（Ｓ１０８，Ｓ１１０）。これにより精度良い判定を行うことができる。

また、画像形成部２０は、印刷の終了時に不安定期間が終了していない場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）には、当該不安定期間が終了するまでトナーの撹拌を続行する。これにより、印刷終了時に直ちに撹拌を停止した場合に比べて、計測結果が安定し易いため、早期に最新の計測結果に基づく精度の高い検出を行うことができる。

例えば、印刷終了後に不安定期間が終了するまで撹拌を続行してから撹拌を停止させた場合に、その撹拌停止期間の長さが１０時間に満たない状態で撹拌が再開されたときには安定期間であると判定されるため、直ぐに残量センサ５７の出力に基づいた残量の検出を行うことができる。

また、画像形成部２０は、印刷の終了時に不安定期間が終了していない場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）には、所定期間（５秒）が経過するまで撹拌を続行する（Ｓ２０６）。これにより、印刷終了時に直ちに撹拌を停止した場合に比べて、計測結果が安定し易いため、早期に最新の計測結果に基づく精度の高い検出を行うことができる。

＜実施形態２＞
次に本発明の実施形態２について図９及び図１０を参照して説明する。図９及び図１０は、残量検出処理のフローチャートである。

本実施形態は、上記実施形態とは不安定期間の判定方法が異なる。本実施形態のプリンタ１０の構成、及びモータ制御処理については上記実施形態と同様であり、以下の説明では、上記実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

ＣＰＵ５０は、残量検出処理を開始すると、図９に示すようにメインモータ５６が回転中であるかを判断し（Ｓ３０１）、メインモータ５６が回転中でない場合（Ｓ３０１：ＮＯ）には、この残量検出処理を終了する。また、メインモータ５６が回転中である場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）には、アジテータ３５が１回転したかを判断し（Ｓ３０２）、アジテータ３５が１回転していない場合（Ｓ３０２：ＮＯ）には、この残量検出処理を終了する。

また、ＣＰＵ５０は、メインモータ５６が１回転した場合（Ｓ３０２：ＹＥＳ）には、残量センサ５７の出力に基づいて最新の計測値を取得する（Ｓ３０３）。そして、図１０に示すように、現像カートリッジ２８が新品であるかを新品検知センサ５８の出力に基づいて判断する（Ｓ３０４）。

ＣＰＵ５０は、現像カートリッジ２８が新品である場合（Ｓ３０４：ＹＥＳ）には、取得した計測値を前計測値及び安定値としてＲＡＭ５２上に記憶する（Ｓ３０５）。この前計測値は、１回前に計測された値を参照するために用いられるものであり、安定値は、既述のように安定期間中に計測された計測値を参照するために用いられるものである。続いて、ＣＰＵ５０は、取得した計測値に基づいてトナーの残量を検出し（Ｓ３０６）、この残量検出処理を終了する。

また、ＣＰＵ５０は、現像カートリッジ２８が新品でない場合（Ｓ３０４：ＮＯ）には、取得された最新の計測値とＲＡＭ５２上に記憶された前計測値（即ち１回前の計測値）との差が５％以上かを判断する（Ｓ３０７）。そして、取得された最新の計測値と前計測値との差が５％以上である場合（Ｓ３０７：ＹＥＳ）には、不安定期間であると判定し、その差に応じて不安定期間の長さを設定する（Ｓ３０８）。

ここでは、最新の計測値と前計測値との差が大きいほど、不安定期間の長さが大きくなるように推定する。そして、不安定期間の継続時間を計るためのカウンタに、推定された不安定期間の長さに相当する値をセットし、カウントダウンを開始する。なお、カウントダウン中に別の残量検出処理によりこのステップが再度行われた場合には、前のカウントが取り消され、新しい値がセットされる。

次にＣＰＵ５０は、Ｓ３０３にて取得した値を前計測値としてＲＡＭ５２上に記憶し（Ｓ３０９）、続いてＲＡＭ５２に記憶された過去の安定値を読み出す（Ｓ３１０）。そして、その安定値を、安定値が記憶された時点から現在までのトナーの消費量に基づいて補正する（Ｓ３１１）。

このトナーの消費量は、安定値が記憶された時点から現在までに印刷したシートの枚数や各シートの印刷面積等に基づいて算出される。なお、シートに対する印刷面積は、例えば、画像形成部２０に供給される印刷データにおいて着色を行う画素数（ドット数）をカウントすることで得ることができる。

例えば、３枚のシート１３に対しそれぞれ印刷領域の５％の面積に印刷したときのトナーの消費量がデューティ比１％分に相当すると仮定する。記憶された安定値がデューティ比２０％であり、安定値が記憶された時点から現在までに３枚のシート１３に対しそれぞれ印刷領域の５％の面積に印刷した場合には、その安定値にデューティ比１％を加えた２１％を補正値とする。また、記憶された安定値が同じくデューティ比２０％であり、３枚のシート１３に対し印刷領域の５０％の面積に印刷した場合には、トナーの消費量がデューティ比１０％分に相当すると算出し、安定値にデューティ比１０％を加えた３０％を補正値とする。

そしてＣＰＵ５０は、補正値からトナーの残量を検出し（Ｓ３１２）、この残量検出処理を終了する。即ち、上述のステップＳ３１１，Ｓ３１２では、過去の計測値に対応するトナー残量から、当該過去の計測値の取得時点から現在までのトナーの消費量を減じることと同等の計算により現在のトナー残量を検出している。

また、ＣＰＵ５０は、Ｓ３０７において、取得した計測値と前計測値との差が５％未満であると判断した場合（Ｓ３０７：ＮＯ）には、現在不安定期間中であるかを判定する（Ｓ３１３）。ここで、以前の残量検出処理のＳ３０８において設定された不安定期間が継続中（カウントダウン中）でない場合には、安定期間中であると判定し（Ｓ３１３：ＮＯ）、Ｓ３０５に進み、Ｓ３０３にて取得した計測値を前計測値及び安定値として記憶し、取得した計測値からトナー残量を検出し（Ｓ３０６）、この残量検出処理を終了する。

また、ＣＰＵ５０は、Ｓ３１３において、不安定期間中であると判定した場合（Ｓ３１３：ＹＥＳ）には、取得値と安定値との差が１％以下かを判断する（Ｓ３１４）。差が１％以下である場合（Ｓ３１４：ＹＥＳ）には、取得値と安定値との差が比較的小さいことから、不安定期間中であるとの判定を修正して、安定期間であると判定することができる。そこで、ＣＰＵ５０は、Ｓ３０８において設定された不安定期間の設定を取り消して（カウンタをクリアして）（Ｓ３１５）、Ｓ３０５に進み、取得した最新の計測値に基づいてトナーの残量を検出する。

また、取得値と安定値との差が１％より大きい場合（Ｓ３１３：ＮＯ）には、不安定期間であるとの判定を維持することができるため、Ｓ３０９に進み、過去の安定値に基づいてトナーの残量を検出する。

なお、上記残量検出処理では、不安定期間の判定を修正するＳ３１４，Ｓ３１５のステップを省略して、Ｓ３１３にて不安定期間中であると判定された場合（Ｓ３１３：ＹＥＳ）には、Ｓ３０９に進んで過去の安定値に基づいて残量を検出するようにしても良い。

また、上記残量検出処理では、Ｓ３０７，Ｓ３０８，Ｓ３１３，Ｓ３１５のステップを省略して、現像カートリッジ２８が新品でないと判断された場合（Ｓ３０４：ＮＯ）に、取得した計測値と安定値との差が１％以下であるかを判断し（Ｓ３１４）、１％以下である場合（Ｓ３１４：ＹＥＳ）には安定期間であると判定してＳ３０５に進み、１％より大きい場合（Ｓ３１４：ＮＯ）には不安定期間であると判定してＳ３０９に進むようにしても良い。

以上のように本実施形態によれば、撹拌の開始時からの不安定期間の長さを推定し（Ｓ３０８）、推定した不安定期間の長さに基づいて不安定期間であるか安定期間であるかを判定する（Ｓ３１３）とともに、安定期間に記憶された過去の計測結果と、残量センサ５７により出力される最新の計測結果との差が大きいほど、不安定期間の長さを大きく推定する。これにより精度良い判定を行うことができる。

また、残量センサ５７により出力される最新の計測結果の以前の計測結果に対する変化の大きさが所定の基準（１％）以上のときに不安定期間であると判定し、前記基準未満のときに安定期間であると判断する（Ｓ３１４）。これにより精度良く判定することができる。

また、過去の計測時の残量からそれ以後の消費量を減じることで残量を検出する（Ｓ３１１，Ｓ３１２）ため、単に過去の計測結果から残量を検出する場合よりも精度を高めることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では、本発明をモノクロのレーザプリンタに適用した例を示したが、本発明は、ＬＥＤプリンタや、カラーの画像形成装置などにも適用することができる。

（２）上記実施形態では、アジテータ３５の駆動源がシート１３を搬送するローラ等の駆動源でもあるメインモータ５６であるものを示したが、本発明によれば、撹拌部の駆動源をシートの搬送等の駆動源と独立して設けても良い。これにより、トナーの撹拌をシートの搬送に関わらないタイミングで行うことが容易になる。

（３）安定期間と判定した場合に現像剤の残量を検出する際には、最新の計測結果として、判定の直前に計測部から取得された計測結果を用いても良く、また、判定後に計測部により出力された計測結果を用いても良い。

（４）不安定期間の長さを推定する際の条件や不安定期間中であるかを判定する際の条件は、上述のものに限らず適宜変更することができる。例えば、同条件を温度や湿度に応じて変更しても良い。一般的には現像剤が高温・多湿になると流動性が悪化しやすい。このことから、例えば、温度センサで計測した温度が高いほど、あるいは湿度センサで計測した湿度が高いほど、不安定期間の長さを大きく推定するように条件を定めたり、あるいは不安定期間中であると判定し易いように条件を定めたりしても良い。

（５）現像カートリッジにＩＣタグ等の記憶媒体を設け、その記憶媒体にトナー残量の検出結果を記憶させても良い。また、現像カートリッジが新品であるか（トナーが新品であるか）の情報をその記憶媒体に記憶させ、現像カートリッジが新品であるかを記憶媒体から読み取った情報に基づいて判断しても良い。

（６）上記実施形態では、安定値、前計測値、検出値等をＲＡＭ５２上に記憶するものを示したが、これらの値をＮＶＲＡＭに記憶しても良い。これにより、メモリやプリンタ本体の電源がオフのときでも値を保存することができる。また、例えば、撹拌停止時の時刻をＮＶＲＡＭに記憶しておき、撹拌開始時にＮＶＲＡＭから読み出した撹拌停止時の時刻と現在時刻との差から撹拌停止期間の長さを求めても良い。

（７）上記実施形態では、最新の計測値と１回前の計測値との差、若しくは最新の計測値と安定値との差に基づいて不安定期間中であるか安定期間中であるかを判定するものを示したが、差でなく変化率に基づいて判定しても良い。

また、例えば、最新の３回分以上の計測値のばらつき度合が所定の基準以下である場合に安定期間中であると判定し、ばらつき度合が同基準より大きい場合に不安定期間中であると判定しても良い。これにより計測誤差による影響を抑制することができる。また、安定期間中に記憶された最近の複数回分の計測値の平均を安定値として用いても良い。これによっても計測誤差による影響を抑制することができる。

（８）上記実施形態では、計測部、判定部、検出部、計時部、算出部の機能をいずれも同じＣＰＵによって実現する例を示したが、本発明によれば、これらは、互いに別のＣＰＵ、若しくはＡＳＩＣやその他の回路によって構成することができる。

１０…プリンタ
２０…画像形成部
３０…収容部
３５…アジテータ
５０…ＣＰＵ
５２…ＲＡＭ
５７…残量センサ
５７Ａ…投光部
５７Ｂ…受光部算出部

Claims (5)

1. 現像剤を収容する収容部と、前記収容部内に収容される現像剤を撹拌する撹拌部とを有し、前記現像剤を用いて画像形成を行う画像形成部と、
   前記収容部内に光を投射する投光部と、前記投光部から投射され前記収容部内を通過した光を受光する受光部とを有し、前記撹拌部による攪拌中における前記受光部の受光量に応じた計測結果を出力する計測部と、
   前記撹拌の開始後に前記計測結果が不安定になる不安定期間であるか前記計測結果が安定する安定期間であるかを判定する判定部と、
   前記安定期間において前記計測部により出力される計測結果を記憶する記憶部と、
   前記安定期間では前記計測部により出力される最新の計測結果に基づいて現像剤の残量を検出し、前記不安定期間では前記記憶部に記憶された過去の計測結果に基づいて現像剤の残量を検出する検出部と、
   前記撹拌部による撹拌の終了時から撹拌の開始時までの撹拌停止期間の長さを計測する計時部と、
   を備え、
   前記判定部は、前記撹拌停止期間の長さが大きいほど前記不安定期間の長さを大きく推定し、前記推定した不安定期間の長さに基づいて、前記不安定期間であるか前記安定期間であるかを判定する、画像形成装置。
2. 現像剤を収容する収容部と、前記収容部内に収容される現像剤を撹拌する撹拌部とを有し、前記現像剤を用いて画像形成を行う画像形成部と、
   前記収容部内に光を投射する投光部と、前記投光部から投射され前記収容部内を通過した光を受光する受光部とを有し、前記撹拌部による攪拌中における前記受光部の受光量に応じた計測結果を出力する計測部と、
   前記撹拌の開始後に前記計測結果が不安定になる不安定期間であるか前記計測結果が安定する安定期間であるかを判定する判定部と、
   前記安定期間において前記計測部により出力される計測結果を記憶する記憶部と、
   前記安定期間では前記計測部により出力される最新の計測結果に基づいて現像剤の残量を検出し、前記不安定期間では前記記憶部に記憶された過去の計測結果に基づいて現像剤の残量を検出する検出部と、
   を備え、
   前記判定部は、前記過去の計測結果と前記最新の計測結果との差が大きいほど前記不安定期間の長さを大きく推定し、前記推定した不安定期間の長さに基づいて、前記不安定期間であるか前記安定期間であるかを判定する、画像形成装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記画像形成部は、画像形成に伴って撹拌を行い、画像形成の終了時に不安定期間が終了していない場合には、当該不安定期間が終了するまで撹拌を続行する、画像形成装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記画像形成部は、画像形成に伴って撹拌を行い、画像形成の終了時に不安定期間が終了していない場合には、所定期間が経過するまで撹拌を続行する、画像形成装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
   画像形成に伴う現像剤の消費量を算出する算出部をさらに備え、
   前記検出部は、前記不安定期間において、前記記憶部に記憶された過去の計測結果に対応する現像剤の残量から、当該過去の計測結果が算出されてからの消費量を減じることにより残量を検出する、画像形成装置。

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