JP6900737B2

JP6900737B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP6900737B2
Application number: JP2017069520A
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Inventors: 智康矢吹
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2021-07-07
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Description

本発明は，トナーボックスと現像器とが別々に着脱可能な画像形成装置に関する。さらに詳細には，トナーボックスからトナーを現像器に供給する制御に関するものである。

従来から，電子写真方式の画像形成装置であって，トナーボックスと現像器とが別々に着脱可能なものが知られている。トナーボックスと現像器とは，それぞれ相応の寿命で交換される。

上述した画像形成装置については，例えば，特許文献１に開示されている。特許文献１には，現像による現像剤（トナー）の消費量を検出し，さらにその消費量を積算して現像剤消費量積算値を算出し，現像剤消費量積算値が補給閾値を超える度に所定量の現像剤の補給動作を行うことが開示され，さらに現像器内の現像剤量を検出し，その現像剤量に基づいて補給閾値を補正する技術が開示されている。

特開２００９−７５５７４号公報

しかしながら，従来の技術には，次のような問題があった。すなわち，特許文献１に開示されている技術では，現像器の寿命が考慮されておらず，現像剤消費量積算値が補給閾値を超える度に常に所定量のトナーが現像器に供給される。その結果，現像器に供給されたトナーを十分に印刷に使い切る前に，現像器の寿命が尽きてしまうことがある。この場合，現像器の中に残されたトナーは印刷に使われないまま廃棄されてしまうことから，資源の無駄が大きい。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，トナーボックスと現像器とが別々に着脱可能な画像形成装置において，トナーの無駄を低減する技術を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた画像形成装置は，静電潜像を担持する像担持体と，前記像担持体に担持された前記静電潜像をトナーによって現像する現像器であって，トナーを担持して前記静電潜像を現像する現像ローラと，前記現像ローラに供給するトナーを収容する現像室と，を備える前記現像器と，前記現像器にトナーを供給するトナーボックスであって，前記現像器に供給するトナーを収容するトナー収容室と，前記トナー収容室に収容されるトナーを前記現像室に搬送する搬送部材と，を備える前記トナーボックスと，前記現像室に収容されるトナーの量に応じて異なる信号を出力するトナーセンサと，カウンタ値を記憶する記憶部と，制御部と，を備え，前記制御部は，前記現像器を制御して，前記像担持体に担持された前記静電潜像をトナーによって現像させる現像処理と，前記現像ローラが所定量回転する度に，前記カウンタ値を加算するカウント処理と，前記トナーセンサから出力される信号を受信し，前記信号に基づいて，前記現像室に収容されているトナーの残量を算出するトナー残量算出処理と，前記カウンタ値が第１値未満の場合に，閾値残量を第１閾値に設定し，前記カウンタ値が前記第１値以上の値である第２値以上の場合に，前記閾値残量を前記第１閾値よりも小さい第２閾値に設定する閾値設定処理と，前記トナー残量算出処理にて算出した前記残量が前記閾値残量よりも小さい場合に，前記搬送部材を制御して，前記トナー収容室に収容されるトナーを前記現像室に搬送させるトナー補給処理と，を実行することを特徴としている。

本明細書に開示される画像形成装置は，トナーセンサの信号に基づいてトナーの残量を算出し，残量が閾値残量よりも小さい場合に，トナーボックスのトナー収容室から現像器の現像室へトナーを供給する。また，画像形成装置は，現像ローラの回転回数の累積値に対応する値であるカウンタ値を記憶し，カウンタ値が第１値未満であれば閾値残量を第１閾値に設定し，カウンタ値が第２値以上であれば閾値残量を第２閾値に設定する。第２値は，第１値以上であり，第２閾値は，第１閾値よりも小さい。

本明細書に開示される画像形成装置によれば，カウンタ値が第１値未満の場合（すなわち現像器の残り寿命が十分にある場合），閾値残量を大きくして，現像室の中にトナーが十分にある状態となるまで，トナーを補給する。これにより，現像室内のトナー不足が原因で発生する画質の低下を抑制することができる。一方，カウンタ値が第２値（≧第１値）以上の場合（すなわち現像器の寿命の終わりに近い場合），閾値残量を小さくして，閾値残量が大きい場合よりも現像室の中のトナーが少ない状態となるまでしか，トナーを補給しない。これにより，現像器の寿命の終わりが近い場合には，現像室内のトナーが少ない状態となる可能性が高く，寿命が尽きた古い現像器を新しい現像器に交換する場合に，古い現像器の現像室に残るトナーの量を抑えることができる。つまり，寿命が尽きた現像器とともに廃棄されるトナーを少なくできる可能性が高い。

上記画像形成装置の機能を実現するための制御方法，コンピュータプログラム，および当該コンピュータプログラムを格納するコンピュータ読取可能な記憶媒体も，新規で有用である。

本発明によれば，トナーボックスと現像器とが別々に着脱可能な画像形成装置において，トナーの無駄を低減する技術が実現される。

実施の形態にかかるプリンタの概略構成を示す断面図である。現像部とトナーボックスの概略構成を示す断面図である。トナーセンサの配置を示す説明図である。受光量の変化の例を示すグラフである。プリンタの電気的構成を示すブロック図である。トナー量調整処理の手順を示すフローチャートである。新品検知処理の手順を示すフローチャートである。閾値設定処理の手順を示すフローチャートである。回転回数と閾値との関係を示すグラフである。遮光率の変化の例を示すグラフである。トナー量調整処理の手順を示すフローチャートである。回転回数と閾値との関係を示すグラフである。

以下，本発明にかかる画像形成装置を具体化した第１の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，電子写真方式のプリンタに本発明を適用したものである。

本形態のプリンタ１００は，図１に示すように，シートＳに画像を印刷する画像形成部１０と，印刷前のシートＳを収容する給紙トレイ１１と，印刷済みのシートＳを収容する排紙トレイ１２とを備えている。さらに，プリンタ１００の内部には，給紙トレイ１１から画像形成部１０を経由して排紙トレイ１２へと至るシートＳの経路であるシート搬送路１３が形成されている。さらに，プリンタ１００は，各種の回転部材を回転させるメインモータ１５を有している。

画像形成部１０は，電子写真方式により，シート搬送路１３を通って搬送されるシートＳに画像を形成する。プリンタ１００の画像形成部１０は，図１に示すように，感光体５１，帯電部５２，露光部５３，現像部５４，トナーボックス５５，転写部５６，定着部５７を有している。感光体５１は，像担持体の一例であり，現像部５４は，現像器の一例である。

感光体５１は，円筒形状の感光体ドラムであり，図１の紙面に直交する方向の回転軸の周りに回転される。そして，帯電部５２，露光部５３，現像部５４，転写部５６は，感光体５１の周方向に沿って，感光体５１の回転方向についてこの順で配置されている。定着部５７は，シート搬送路１３に沿って，シートＳの搬送方向について感光体５１よりも下流側の位置に配置されている。トナーボックス５５は，現像部５４の上方に，現像部５４と連結されて配置されている。

画像形成時には，プリンタ１００は，メインモータ１５を駆動して，感光体５１や各種のローラ等の回転部材を回転させる。プリンタ１００は，帯電部５２に帯電バイアスを印加させ，感光体５１の表面を帯電させる。次に，プリンタ１００は，露光部５３によってレーザ光を照射させ，感光体５１の表面を露光させる。これにより，感光体５１の表面上に画像データに基づいた静電潜像が形成される。さらに，プリンタ１００は，現像部５４に現像バイアスを印加させ，感光体５１の静電潜像へトナーを供給させる。これにより，感光体５１上にトナー像が形成される。

一方，プリンタ１００は，給紙トレイ１１からシートＳを給紙して，シート搬送路１３を通って，感光体５１と転写部５６との間へと搬送する。そして，プリンタ１００は，転写部５６に転写バイアスを印加させ，感光体５１上のトナー像をシートＳへ転写させる。さらに，プリンタ１００は，シートＳに載ったトナー像を，定着部５７によってシートＳに熱定着させ，画像の定着されたシートＳを排紙トレイ１２へ排紙する。

本形態のプリンタ１００では，現像部５４とトナーボックス５５とは別々に，プリンタ１００の本体に対して着脱可能なユニットとなっている。現像部５４とトナーボックス５５とは，それぞれの寿命等に応じて，個別に交換される。つまり，交換のタイミングは，必ずしも同時ではない。

現像部５４は，図２に示すように，現像ローラ５４１と，供給ローラ５４２と，アジテータ５４３と，層厚規制ブレード５４４と，を備え，これらがハウジング５４５によって一体化されている。また，ハウジング５４５の上面には，貫通孔であるトナー受入穴５４７が形成されている。現像部５４は，トナー受入穴５４７を介して受け入れたトナーを，ハウジング５４５の内部の空間である現像室５４６に収容する。

現像ローラ５４１と供給ローラ５４２とアジテータ５４３とは，いずれも，メインモータ１５の回転駆動力を受けて回転する部材であり，それぞれの回転軸が互いに平行となるように配置されている。供給ローラ５４２は，現像室５４６内のトナーを現像ローラ５４１に供給する。現像ローラ５４１は，ハウジング５４５の開口から一部が露出し，露出部分が感光体５１に対向するように配置されている。現像ローラ５４１は，供給ローラ５４２により供給されたトナーを担持して，感光体５１の静電潜像に供給することで，感光体上にトナー像を形成する。アジテータ５４３は，回転軸に平行な攪拌羽根５４３１を備え，現像室５４６内のトナーを攪拌して供給ローラ５４２に供給する。層厚規制ブレード５４４は，現像ローラ５４１に接触して配置され，現像ローラ５４１上のトナー層の厚さを調整する。

また，現像部５４のハウジング５４５には，図３に示すように，各ローラの軸方向について両端側の面にそれぞれ，光を透過する透光窓５４８，５４９が設けられている。図３は，図２のＡ−Ａ断面図である。そして，プリンタ１００は，発光素子６１と，受光素子６２と，の組合せからなるトナーセンサ６０を有している。発光素子６１は，現像部５４がプリンタ１００に取り付けられた状態で，一方の透光窓５４８の外側となる位置に配置されている。受光素子６２は，現像部５４がプリンタ１００に取り付けられた状態で，他方の透光窓５４９の外側となる位置に配置されている。発光素子６１と受光素子６２との配置は逆でもよい。

２つの透光窓５４８，５４９の間に，光を遮るのに十分な量のトナーがある場合には，受光素子６２の受光量は小さく，トナーセンサ６０の出力信号は大きい。一方，２つの透光窓５４８，５４９の間のトナーが少ない場合には，受光素子６２の受光量は大きく，トナーセンサ６０の出力信号は小さい。

透光窓５４８と透光窓５４９とを結ぶ線Ｌは，アジテータ５４３の移動範囲内にある。そして，プリンタ１００は，アジテータ５４３を回転させつつ，トナーセンサ６０の出力信号を受信することにより，現像部５４に残るトナーの残量に対応する数値を算出する。アジテータ５４３の回転位置に応じて，透光窓５４８，５４９の間のトナー量が周期的に変化するため，トナーセンサ６０の出力信号も周期的に変化する。トナーセンサ６０の出力信号の波形の例を，図４に示す。

アジテータ５４３が回転することで，攪拌羽根５４３１によってトナーが押しやられるため，攪拌羽根５４３１が通過した直後には，線Ｌ上にトナーが少ない透光状態となり，受光素子６２の受光量が多くなる。その後，アジテータ５４３の回転につれてトナーが移動し，線Ｌ上のトナー量が多い遮光状態となって，受光素子６２の受光量が少なくなる。そして，現像室５４６内のトナー量が多い場合には，攪拌羽根５４３１の通過後，短時間で線Ｌ上にトナーが充満するため，透光状態である期間が短い。一方，現像室５４６内のトナー量が少ない場合には，攪拌羽根５４３１の通過後，線Ｌ上にトナーが充満するまでの期間が長いため，透光状態である期間が長い。

そこで，プリンタ１００では，図４に示すように，トナーセンサ６０の出力信号を２値化し，アジテータ５４３の１回転に要する期間ｔ１中の遮光状態の期間ｔ２または透光状態の期間ｔ３の割合に基づいて，現像室５４６内のトナー量を推定する。プリンタ１００は，例えば，以下の（式１）にて表される遮光率Ｄ（％）を算出する。
遮光率Ｄ（％）＝（期間ｔ２／期間ｔ１）×１００ … （式１）

現像室５４６内のトナー量が多いほど，透光状態の期間ｔ３は短く，遮光状態の期間ｔ２の割合は大きい。つまり，現像室５４６内のトナーの残量が多いほど遮光率Ｄが大きい。遮光率Ｄは，現像室５４６内のトナーの残量に対応する値である。以下では，遮光率Ｄを算出するための一連の動作を，トナー量算出動作という。

また，トナーボックス５５は，図２に示すように，トナーを収容する収容室５５１と，トナー送出穴５５２と，トナー送出ポンプ５５３と，を有する。収容室５５１は，トナー収容室の一例であり，トナー送出ポンプ５５３は，搬送部材の一例である。現像部５４とトナーボックス５５とがともにプリンタ１００に取り付けられた状態では，現像部５４のトナー受入穴５４７とトナーボックス５５のトナー送出穴５５２とが連結される。これにより，現像部５４の現像室５４６とトナーボックス５５の収容室５５１とが連通する。

トナー送出ポンプ５５３は，例えば，螺旋状の搬送羽根を有し，メインモータ１５の回転駆動力によって回転される。収容室５５１内のトナーは，トナー送出ポンプ５５３の回転によってトナー送出穴５５２に向かって搬送され，トナー送出穴５５２からトナー受入穴５４７を介して現像部５４の現像室５４６に入る。つまり，プリンタ１００は，トナー送出ポンプ５５３を回転させることで，トナーボックス５５の収容室５５１に収容されているトナーを，現像部５４の現像室５４６に搬送する。

そして，プリンタ１００は，メインモータ１５の回転駆動力をトナー送出ポンプ５５３に伝達するか否かを切り替えるために，連結ギア１６（図５参照）と，連結ギア１６の連結状態を切り替えるソレノイド１７（図５参照）と，を備える。ソレノイド１７は，連結ギア１６を，メインモータ１５の駆動力をトナー送出ポンプ５５３に伝達する連結状態と，メインモータ１５の駆動力をトナー送出ポンプ５５３に伝達しない非連結状態と，に切り替える。プリンタ１００は，メインモータ１５を駆動させている状態で，ソレノイド１７にて連結ギア１６を連結状態に切り替えることで，トナー送出ポンプ５５３を回転駆動させる。また，プリンタ１００は，ソレノイド１７にて連結ギア１６を非連結状態に切り替えることで，トナー送出ポンプ５５３を停止させ，トナーの搬送を停止させる。

また，プリンタ１００は，現像部５４が新品に交換されたことを検知するための構成である新品検知部７０（図５参照）を有している。新品検知部７０は，現像部５４が新品である場合と使用済みである場合とで異なる信号を出力する。プリンタ１００は，電源投入時またはカバーの開閉を検知した後に，新品検知部７０からの信号を受信して，現像部５４が新品であるか否かを判断する。

新品検知部７０は，例えば，現像部５４の現像ローラ５４１の回転軸に取り付けられた欠歯ギアの回転を検出する検出部である。新品の現像部５４では，欠歯ギアは，プリンタ１００の本体に取り付けられた際に本体の駆動ギアと噛み合って，回転駆動を受ける位置となっている。現像部５４がプリンタ１００に取り付けられ，メインモータ１５の回転駆動力にて所定の角度まで回転されると，欠歯ギアは，欠歯により本体の駆動ギアと噛み合わない位置となる。つまり，一旦使用が開始された現像部５４では，プリンタ１００から取り外されて再度装着されたとしても，欠歯ギアは回転しない。プリンタ１００は，例えば，電源投入時等にメインモータ１５を回転させ，新品検知部７０からの信号を受信することにより，現像部５４が新品であるか否かを判断する。

なお，現像部５４が新品であることを検知する構成としては，欠歯ギアを有する構成以外に，例えば，新旧を記憶するメモリを現像部５４に備える構成，現像部５４をプリンタ１００内に収容する動作によって物理的に変形する凸部を有する構成，新品に交換したことをユーザに入力してもらう構成であってもよい。

続いて，プリンタ１００の電気的構成について説明する。プリンタ１００は，図５に示すように，ＣＰＵ３１と，ＲＯＭ３２と，ＲＡＭ３３と，ＮＶＲＡＭ（不揮発性ＲＡＭ）３４と，を含むコントローラ３０を備えている。また，プリンタ１００は，画像形成部１０と，通信部３７と，操作パネル４０と，メインモータ１５と，連結ギア１６を駆動するソレノイド１７と，トナーセンサ６０と，新品検知部７０と，を備え，これらがコントローラ３０に電気的に接続されている。

ＲＯＭ３２には，プリンタ１００を制御するための各種制御プログラムや各種設定，初期値等が記憶されている。ＲＡＭ３３やＮＶＲＡＭ３４は，各種制御プログラムが読み出される作業領域として，あるいは，データを一時的に記憶する記憶領域として利用される。ＮＶＲＡＭ３４は，記憶部の一例である。

ＣＰＵ３１は，ＲＯＭ３２から読み出した制御プログラムに従って，その処理結果をＲＡＭ３３またはＮＶＲＡＭ３４に記憶させながら，プリンタ１００の各構成要素を制御する。ＣＰＵ３１は，制御部の一例である。コントローラ３０が制御部であってもよい。なお，図５中のコントローラ３０は，ＣＰＵ３１等，プリンタ１００の制御に利用されるハードウェアを纏めた総称であって，実際にプリンタ１００に存在する単一のハードウェアを表すとは限らない。

通信部３７は，ネットワーク等を介して接続された外部装置と通信を行うためのハードウェアである。通信方式は，有線でも無線でもよい。また，操作パネル４０は，ユーザに向けた各種のメッセージを表示するとともに，ユーザによる入力を受け付ける。

続いて，プリンタ１００におけるトナー量調整動作について説明する。プリンタ１００は，前述したように，着脱可能な現像部５４と，着脱可能なトナーボックス５５とを有している。現像部５４の交換が行われると，現像部５４に収容されているトナーは廃棄されてしまう。そのため，現像部５４の交換時には，現像部５４の現像室５４６に収容されているトナーの量は，少ない方が望ましい。

現像部５４は，現像ローラ５４１の回転回数の累積値が所定の値を超えると，現像ローラ５４１の摩耗度合やトナー漏れを防ぐシールの劣化度合が大きくなる傾向にある。これを現像部５４の寿命と呼ぶ。本形態のプリンタ１００は，現像ローラ５４１の回転回数を累積したカウンタ値Ｐを，ＮＶＲＡＭ３４に記憶している。カウンタ値Ｐが所定の寿命数ＰＬに到達した場合，プリンタ１００は，操作パネル４０に現像部５４の交換を推奨するメッセージを表示する。

また，プリンタ１００は，現像室５４６内に収容されるトナー量の上限値として，閾値Ｔを設定し，ＮＶＲＡＭ３４に記憶している。閾値Ｔは，閾値残量の一例である。プリンタ１００は，前述したトナー量算出動作にて算出した遮光率Ｄと，設定されている閾値Ｔとに基づいて，トナーの搬送を制御する。つまり，プリンタ１００は，遮光率Ｄが閾値Ｔより小さい場合，トナー送出ポンプ５５３を駆動させて，トナーボックス５５から現像部５４へトナーを搬送させる。一方，プリンタ１００は，遮光率Ｄが閾値Ｔ以上である場合，トナーの搬送を行わない。

そして，プリンタ１００は，カウンタ値Ｐに基づいて閾値Ｔを変更する。プリンタ１００は，現像部５４が十分に新しい場合には，閾値Ｔを，アジテータ５４３によって適切にトナーを攪拌できる範囲内で最大の値とする。プリンタ１００は，例えば，カウンタ値Ｐが寿命数ＰＬの８０％未満の場合，閾値Ｔを８０に設定する。閾値Ｔが８０に設定されている状態では，プリンタ１００は，算出した遮光率Ｄが８０％より小さい場合，トナーボックス５５から現像部５４へトナーを搬送し，遮光率Ｄが８０％以上である場合には，トナーを搬送しない。

一方，プリンタ１００は，現像ローラ５４１のカウンタ値Ｐが寿命数ＰＬに到達した場合には，閾値Ｔを，現像ローラ５４１が適切に回転できる範囲内で最小の値とする。プリンタ１００は，例えば，カウンタ値Ｐが寿命数ＰＬ以上となった場合，閾値Ｔを１０に設定する。閾値Ｔが１０に設定されている状態では，プリンタ１００は，遮光率Ｄが１０％より小さい場合，トナーボックス５５から現像部５４へトナーを搬送し，遮光率Ｄが１０％以上である場合には，トナーを搬送しない。なお，現像室５４６内のトナー量を少なくしすぎると，トナー層による潤滑性が低下するため，現像ローラ５４１と層厚規制ブレード５４４等との摩擦が大きくなり，メインモータ１５等への負荷が大きくなるので好ましくない。

さらに，プリンタ１００は，現像ローラ５４１のカウンタ値Ｐが寿命数ＰＬの８０％以上で寿命数ＰＬ未満である変更期間中に，閾値Ｔを変更する。なお，変更期間中の閾値Ｔは，前述した１０以上，かつ，８０以下の範囲内であればよい。つまり，変更期間中の所定の時期に１回で，閾値Ｔを８０から１０へ変更してもよいし，複数回で閾値Ｔを段階的に８０から１０まで変更してもよい。段階的に変更する場合には，次第に小さくするように変更するとよい。

続いて，上述のトナー量調整動作を実現するトナー量調整処理の手順について，図６のフローチャートを参照して説明する。このトナー量調整処理は，プリンタ１００の電源が投入されたことを契機にＣＰＵ３１によって実行される。

トナー量調整処理では，まず，ＣＰＵ３１は，新品検知処理を実行する（Ｓ１０１）。電源が入っていない間に，現像部５４が新品と交換された可能性があるからである。新品検知処理の手順について，図７のフローチャートを参照して説明する。

新品検知処理では，ＣＰＵ３１は，新品検知部７０を制御して，現像部５４が新品であるか否かを検知するための動作を行わせる（Ｓ２０１）。例えば，欠歯ギアを含む新品検知部７０を有するプリンタ１００では，ＣＰＵ３１は，現像ローラ５４１の回転軸へ回転駆動力を伝達する本体側の駆動ギアを，メインモータ１５の回転駆動力にて回転させ，新品検知部７０からの信号を受信する。

そして，ＣＰＵ３１は，受信した信号に基づいて，現像部５４が新品であるか否かを判断する（Ｓ２０２）。現像部５４が新品であると判断した場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ），ＣＰＵ３１は，ＮＶＲＡＭ３４に記憶しているカウンタ値Ｐを０とする（Ｓ２０３）。カウンタ値Ｐの０は初期値の一例である。さらに，ＣＰＵ３１は，ＮＶＲＡＭ３４に記憶している閾値Ｔを８０とする（Ｓ２０４）。閾値Ｔの８０は，第１閾値の一例である。

そして，Ｓ２０４の後，または，現像部５４が新品ではないと判断した場合（Ｓ２０２：ＮＯ），ＣＰＵ３１は，新品検知処理を終了して，トナー量調整処理に戻る。現像部５４が新品に交換された場合は，現像ローラ５４１のカウンタ値Ｐおよび閾値Ｔを，新品の現像部５４に対応する値にリセットする方が好ましい。

図６のトナー量調整処理の説明に戻り，新品検知処理の後，ＣＰＵ３１は，トナー量算出動作を実行させる（Ｓ１０２）。ＣＰＵ３１は，前述したように，アジテータ５４３を回転させつつ，トナーセンサ６０の出力信号を受信し，遮光率Ｄを算出する。Ｓ１０２は，トナー残量算出処理の一例である。なお，ＣＰＵ３１は，新品検知処理とトナー量算出動作とを並行して実行させてもよい。

次に，ＣＰＵ３１は，印刷ジョブを受け付けたか否かを判断する（Ｓ１０５）。印刷ジョブを受け付けていないと判断した場合（Ｓ１０５：ＮＯ），ＣＰＵ３１は，現像部５４が交換された可能性が有るか否かを判断する（Ｓ１０６）。例えば，現像部５４を収容する箇所のカバーが開閉された場合，現像部５４が交換された可能性が有る。

そして，現像部５４が交換された可能性が有ると判断した場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ），ＣＰＵ３１は，Ｓ１０１に戻って，新品検知処理を実行する。一方，現像部５４が交換された可能性が無いと判断した場合（Ｓ１０６：ＮＯ），ＣＰＵ３１は，Ｓ１０５に戻って，印刷ジョブを受け付けるまで待機する。

印刷ジョブを受け付けたと判断した場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ），ＣＰＵ３１は，直近のトナー量算出動作にて算出した遮光率Ｄが，ＮＶＲＡＭ３４に記憶している閾値Ｔより小さいか否かを判断する（Ｓ１１０）。そして，遮光率Ｄが閾値Ｔより小さくないと判断した場合（Ｓ１１０：ＮＯ），ＣＰＵ３１は，画像形成部１０を制御して，１ページ分の印刷を実行させる（Ｓ１１１）。印刷の実行時には，プリンタ１００は，現像部５４を制御し，現像室５４６に収容されているトナーを使用して，感光体５１に担持された静電潜像を現像させる。Ｓ１１１は，現像処理の一例である。

一方，遮光率Ｄが閾値Ｔよりも小さいと判断した場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ），ＣＰＵ３１は，トナー補給動作を開始させる（Ｓ１１２）。つまり，ＣＰＵ３１は，ソレノイド１７を，連結ギア１６が連結状態となるように制御し，メインモータ１５の回転駆動力にてトナー送出ポンプ５５３を回転駆動させる。これにより，トナーボックス５５から現像部５４へとトナーが搬送される。Ｓ１１２は，トナー補給処理の一例である。

そして，ＣＰＵ３１は，トナーを補給させつつ，１ページ分の印刷を実行させる（Ｓ１１３）。１ページ分の印刷が終了したら，ＣＰＵ３１は，トナー補給動作を停止させる（Ｓ１１４）。つまり，ＣＰＵ３１は，ソレノイド１７を，連結ギア１６が非連結状態となるように制御し，トナー送出ポンプ５５３の回転を停止させる。

Ｓ１１１の後，または，Ｓ１１４の後，１ページの印刷動作における現像ローラ５４１の回転回数を，ＮＶＲＡＭ３４に記憶しているカウンタ値Ｐに加算して，カウンタ値Ｐを更新する（Ｓ１１７）。Ｓ１１７は，カウント処理の一例である。そして，ＣＰＵ３１は，ＮＶＲＡＭ３４に記憶されている閾値Ｔを更新する閾値設定処理を実行する（Ｓ１１８）。

次に，閾値設定処理の手順について，図８のフローチャートを参照して説明する。閾値設定処理では，ＣＰＵ３１は，まず，カウンタ値Ｐと寿命数ＰＬとを取得する（Ｓ３０１）。カウンタ値Ｐは，トナー量調整処理にて更新され，ＮＶＲＡＭ３４に記憶されている。寿命数ＰＬは，取り付けられている現像部５４の種類に応じて設定されており，ＮＶＲＡＭ３４に記憶されている。なお，現像部５４にメモリが設けられている場合は，現像部５４のメモリに寿命数ＰＬが記憶されていてもよい。

そして，ＣＰＵ３１は，取得したカウンタ値Ｐと寿命数ＰＬとを比較して，閾値Ｔを設定する。まず，ＣＰＵ３１は，カウンタ値Ｐが寿命数ＰＬ×０．８より小さいか否かを判断する（Ｓ３０３）。カウンタ値Ｐが寿命数ＰＬ×０．８より小さいと判断した場合（Ｓ３０３：ＹＥＳ），ＣＰＵ３１は，閾値Ｔを８０に設定する（Ｓ３０４）。カウンタ値ＰのＰＬ×０．８は，第１値の一例である。

また，カウンタ値Ｐが寿命数ＰＬ×０．８より小さくないと判断した場合（Ｓ３０３：ＮＯ），ＣＰＵ３１は，カウンタ値Ｐが寿命数ＰＬ×０．９より小さいか否かを判断する（Ｓ３０５）。カウンタ値Ｐが寿命数ＰＬ×０．９より小さいと判断した場合（Ｓ３０５：ＹＥＳ），ＣＰＵ３１は，閾値Ｔを５０に設定する（Ｓ３０６）。閾値Ｔの５０は，第３閾値の一例である。

また，カウンタ値Ｐが寿命数ＰＬ×０．９より小さくないと判断した場合（Ｓ３０５：ＮＯ），ＣＰＵ３１は，カウンタ値Ｐが寿命数ＰＬ×０．９５より小さいか否かを判断する（Ｓ３０７）。カウンタ値Ｐが寿命数ＰＬ×０．９５より小さいと判断した場合（Ｓ３０７：ＹＥＳ），ＣＰＵ３１は，閾値Ｔを３０に設定する（Ｓ３０８）。

また，カウンタ値Ｐが寿命数ＰＬ×０．９５より小さくないと判断した場合（Ｓ３０７：ＮＯ），ＣＰＵ３１は，カウンタ値Ｐが寿命数ＰＬより小さいか否かを判断する（Ｓ３０９）。カウンタ値Ｐが寿命数ＰＬより小さいと判断した場合（Ｓ３０９：ＹＥＳ），ＣＰＵ３１は，閾値Ｔを２０に設定する（Ｓ３１０）。

カウンタ値Ｐが寿命数ＰＬより小さくないと判断した場合（Ｓ３０９：ＮＯ），ＣＰＵ３１は，閾値Ｔを１０に設定する（Ｓ３１１）。カウンタ値Ｐの寿命数ＰＬは，第２値の一例であり，閾値Ｔの１０は，第２閾値の一例である。つまり，ＣＰＵ３１は，カウンタ数Ｐが寿命数ＰＬで閾値Ｔが１０となるように，カウンタ数Ｐの増加に伴って閾値Ｔを８０から順に小さくする。

なお，カウンタ値Ｐが寿命数ＰＬより小さくない（カウンタ値Ｐが寿命数ＰＬ以上である）とは，現像部５４が寿命に到達していることを意味する。そこで，Ｓ３１１では，プリンタ１００は，例えば，操作パネル４０に現像部５４が使用寿命に到達した旨のメッセージを表示させ，ユーザに交換を促すとよい。そして，Ｓ３０４，Ｓ３０６，Ｓ３０８，Ｓ３１０，Ｓ３１１のいずれかを実行した後，ＣＰＵ３１は，閾値設定処理を終了して，トナー量調整処理に戻る。

本形態の閾値設定処理では，図９に示すように，５段階の閾値Ｔを設定し，カウンタ値Ｐの増加につれて順に小さくしている。このようにすることで，現像室５４６内のトナーの量は，例えば，図１０に示すように変化する。図１０は，図９に示した閾値Ｔを使用したプリンタ１００における遮光率Ｄの変化の例を示した図である。遮光率Ｄ，すなわち，現像室５４６内のトナーの量は，印刷によって減少する一方，閾値Ｔを上限として補給されることにより増加する。閾値Ｔを順次小さくしているので，現像室５４６内のトナーの量は，全体としてなだらかに減少する。

図６のトナー量調整処理の説明に戻り，Ｓ１１８の閾値設定処理の後，ＣＰＵ３１は，トナー量算出動作を実行させる（Ｓ１２０）。さらに，ＣＰＵ３１は，受け付けたジョブが終了したか否かを判断する（Ｓ１２１）。ジョブが終了していないと判断した場合（Ｓ１２１：ＮＯ），ＣＰＵ３１は，Ｓ１１０に戻ってさらに印刷を実行する。このとき，Ｓ１２０にて算出した遮光率ＤがＳ１１８にて設定した閾値Ｔより小さければ，ＣＰＵ３１は，印刷と並行してトナーの補給動作を行わせる。

受け付けたジョブが終了したと判断した場合（Ｓ１２１：ＹＥＳ），ＣＰＵ３１は，Ｓ１０５に戻って，印刷ジョブを受け付けるか，現像部５４の交換の可能性があるかのいずれかとなるまで待機する。これで，トナー量調整処理の説明を終了する。

以上，詳細に説明したように，第１の形態のプリンタ１００によれば，現像部５４の残り寿命が十分にある場合，閾値Ｔを大きくして，現像室５４６内にトナーが十分にある状態で印刷を行う。これにより，現像室５４６内のトナー不足が原因で発生する画質の低下を抑制することができる。一方，現像部５４が寿命に到達した場合，閾値Ｔを小さくして，現像室５４６内にトナーが少ない状態で印刷を行う。これにより，寿命が尽きた現像部５４を新しい現像部５４に交換する際に，古い現像部５４の現像室５４６に現像に使われないまま残るトナーの量を抑えることができる。つまり，寿命が尽きた現像部５４とともに廃棄されるトナーを少なくできる可能性が高い。

続いて，本発明にかかる画像形成装置を具体化した第２の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態の装置は，第１の形態と同様の構成のプリンタ１００であるが，第１の形態とは異なるタイミングでトナーを補給する。第１の形態とはトナー量調整処理の手順の一部が異なるのみであり，同一の構成や同一の処理については，第１の形態と同じ符号を付して，説明を省略する。

第２の形態のプリンタ１００は，第１の形態と同様に，カウンタ値Ｐに基づいて閾値Ｔを設定し，遮光率Ｄが閾値Ｔより小さい場合にはトナーを補給する。一方，本形態のプリンタ１００は，印刷の実行中にはトナー補給を行わず，１ページの印刷を終了した後に，必要に応じてトナーを補給する点で，第１の形態とは異なる。

本形態のトナー量調整処理の手順について，図１１のフローチャートを参照して説明する。本形態においても，トナー量調整処理は，プリンタ１００の電源が投入されたことを契機にＣＰＵ３１によって実行される。

本形態のトナー量調整処理では，ＣＰＵ３１は，まず，新品検知処理を実行し（Ｓ１０１），現像室５４６内のトナー量を算出する（Ｓ１０２）。そして，ＣＰＵ３１は，印刷ジョブを受け付けたと判断した（Ｓ１０５：ＹＥＳ）か，現像部５４の交換の可能性があると判断した（Ｓ１０６：ＹＥＳ）か，の何れかとなるまで待機する。

印刷ジョブを受け付けたと判断した場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ），ＣＰＵ３１は，１ページ分の印刷を実行させる（Ｓ１１１）。さらに，ＣＰＵ３１は，カウンタ値Ｐを更新し（Ｓ１１７），閾値設定処理を実行する（Ｓ１１８）。そして，ＣＰＵ３１は，トナー量算出動作を実行させ（Ｓ１２０），遮光率Ｄを算出する。

そして，ＣＰＵ３１は，遮光率Ｄが閾値Ｔより小さいか否かを判断する（Ｓ４０１）。遮光率Ｄが閾値Ｔより小さいと判断した場合（Ｓ４０１：ＹＥＳ），ＣＰＵ３１は，トナーの補給動作を実施させる（Ｓ４０２）。つまり，ＣＰＵ３１は，トナーの補給動作を開始していなければ開始させ，トナーの補給動作を開始済みであれば継続して補給させる。その後，ＣＰＵ３１は，Ｓ１２０に戻り，再びトナー量算出動作を実行させる。なお，ＣＰＵ３１は，トナーの補給動作と並行して，トナー量算出動作を実行させてもよい。

遮光率Ｄが閾値Ｔより小さくないと判断した場合（Ｓ４０１：ＮＯ），ＣＰＵ３１は，トナーの補給動作を停止させる（Ｓ４０３）。つまり，ＣＰＵ３１は，トナーの補給動作を開始済みであれば停止させ，トナーの補給動作を開始していなければそのままで次のステップに進む。そして，ＣＰＵ３１は，受け付けたジョブが終了したか否かを判断する（Ｓ１２１）。これで，本形態のトナー量調整処理の説明を終了する。

以上，詳細に説明したように，第２の形態のプリンタ１００によっても，第１の形態と同様に，寿命が尽きた現像部５４とともに廃棄されるトナーを少なくできる可能性が高い。さらに，第２の形態では，印刷動作を開始する前にトナーを補給するので，印刷動作の開始時には，現像室５４６にトナーが十分に収容されている可能性が高い。また，トナーの補給動作の実行中にトナー量の算出と閾値Ｔとの比較とを繰り返すので，正確に閾値Ｔまで補給される可能性が高い。一方，第１の形態では，印刷動作とトナー補給動作とを同時に行っているため，トナー補給のための待ち時間が発生し難く，結果としてジョブの実行時間が短い可能性が高い。

なお，上述した第１の形態および第２の形態の閾値設定処理では，閾値Ｔを複数段階で順に変更したが，プリンタ１００では，２段階以上の閾値Ｔを設定すればよい。つまり，閾値設定処理は，２段階の閾値Ｔのうちから閾値Ｔを設定する処理であってもよい。具体的には，図１２に示すように，ＰＬ×０．８≦ＰＡ＜ＰＬとなるカウンタ値ＰＡを設定し，Ｐ＜ＰＡでは閾値Ｔ＝８０とし，Ｐ≧ＰＡでは閾値Ｔ＝１０とするとしてもよい。カウンタ値ＰのＰＡは，所定値の一例である。このようにしても，寿命が尽きた現像部５４とともに廃棄されるトナーを少なくする効果はある。

しかし，例えば，図１２に破線Ｑ１にて示すように，ＰＡをＰＬ×０．８の近くに設定した場合，カウンタ値ＰがＰＡに到達してＴ＝１０に設定した後，現像部５４の寿命までの間に多数枚の印刷を行うこととなる。そのため，ＰＡ以後に標準的な濃度を大きく上回る印刷が繰り返された場合等では，頻繁にトナー補給を行うこととなり，印刷の待ち時間が長くなる可能性がある。

また，例えば，図１２に破線Ｑ２にて示すように，ＰＡをＰＬの近くに設定した場合，カウンタ値ＰがＰＡに到達してＴ＝１０に設定した後，現像部５４の寿命までの印刷枚数が少ない。そのため，ＰＡ以後の印刷が標準的な濃度を大きく下回る印刷であった場合等では，多くのトナーが残ったままで現像部５４の寿命を迎えることとなる可能性がある。

第１の形態および第２の形態の閾値設定処理では，カウンタ値のＰＬ×０．８とＰＬとの間に，複数の段階の閾値Ｔを設定しているので，快適な使用状況と，現像部５４の交換時におけるトナーの残量を少なくすることとの両立が期待できる。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，プリンタに限らず，複合機，複写機，ＦＡＸ装置等，電子写真方式での画像形成機能を備えるものであれば適用可能である。また，モノクロプリンタに限らず，カラープリンタにも適用可能である。

また，前述した各形態中のカウンタ値Ｐ，遮光率Ｄ，閾値Ｔ等の数値は，いずれも例示であり，これに限らない。

また，現像部５４の寿命までの期間を推定するためのカウンタ値は，現像ローラ５４１の回転回数を累積した値に限らない。現像ローラ５４１の回転角度の累積値でもよいし，現像ローラ５４１の所定の回転回数ごとにカウントアップされる値でもよい。また，カウントダウンによって残り寿命を算出することによっても同様に実施できる。

また，前述した各形態では，遮光率Ｄに基づいてトナーの残量を推定するとしたが，これに限らない。例えば，アジテータ５４３の１回転に要する期間ｔ１中の透光状態の期間ｔ３の割合に基づいて，トナーの残量に対応する値を算出してもよい。

また，前述した各形態では，現像部５４の寿命に到達した場合，メッセージを表示するとしたが，現像部５４の交換が行われるまで印刷を実行しないとしてもよい。寿命に到達した後の現像部５４を使用させないことで，画質の低下した印刷を抑制できる。

また，第１の形態では，トナーの補給動作を開始した場合，１ページの印刷中は補給動作を継続するとしているが，印刷中にも並行してトナー量算出動作を行い，遮光率Ｄが閾値Ｔに到達したら補給動作を停止するとしてもよい。

また，実施の形態に開示されている処理は，単一のＣＰＵ，複数のＣＰＵ，ＡＳＩＣなどのハードウェア，またはそれらの組み合わせで実行されてもよい。また，実施の形態に開示されている処理は，その処理を実行するためのプログラムを記録した記録媒体，または方法等の種々の態様で実現することができる。

３１ＣＰＵ
３４ＮＶＲＡＭ
５１感光体
５４現像部
５４１現像ローラ
５４６現像室
５５トナーボックス
５５１収容室
５５３トナー送出ポンプ
６０トナーセンサ
７０新品検知部
１００プリンタ

Claims

静電潜像を担持する像担持体と，
前記像担持体に担持された前記静電潜像をトナーによって現像する現像器であって，
トナーを担持して前記静電潜像を現像する現像ローラと，
前記現像ローラに供給するトナーを収容する現像室と，
を備える前記現像器と，
前記現像器にトナーを供給するトナーボックスであって，
前記現像器に供給するトナーを収容するトナー収容室と，
前記トナー収容室に収容されるトナーを前記現像室に搬送する搬送部材と，
を備える前記トナーボックスと，
前記現像室に収容されるトナーの量に応じて異なる信号を出力するトナーセンサと，
カウンタ値を記憶する記憶部と，
制御部と，
を備え，
前記制御部は，
前記現像器を制御して，前記像担持体に担持された前記静電潜像をトナーによって現像させる現像処理と，
前記現像ローラが所定量回転する度に，前記カウンタ値を加算するカウント処理と，
前記トナーセンサから出力される信号を受信し，前記信号に基づいて，前記現像室に収容されているトナーの残量を算出するトナー残量算出処理と，
前記カウンタ値が第１値未満の場合に，閾値残量を第１閾値に設定し，前記カウンタ値が前記第１値以上の値である第２値以上の場合に，前記閾値残量を前記第１閾値よりも小さい第２閾値に設定する閾値設定処理と，
前記トナー残量算出処理にて算出した前記残量が前記閾値残量よりも小さい場合に，前記搬送部材を制御して，前記トナー収容室に収容されるトナーを前記現像室に搬送させるトナー補給処理と，
を実行し，
さらに前記制御部は，
前記カウンタ値が前記現像ローラの寿命に対応する所定の寿命数以上であっても，前記トナー残量算出処理にて算出した前記残量が前記閾値残量よりも小さい場合には，前記トナー補給処理を実行する，
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載する画像形成装置において，
前記制御部は，
前記閾値設定処理では，前記カウンタ値が前記第１値よりも大きくかつ前記第２値未満の場合に，前記閾値残量を前記第１閾値よりも小さくかつ前記第２閾値よりも大きい第３閾値に設定する，
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１または請求項２に記載する画像形成装置において，
前記現像器が新品である場合と使用済みである場合とで互いに異なる信号を出力する新品検知部を備え，
前記制御部は，
前記新品検知部から前記現像器が新品であることを示す信号を受信した場合に，前記カウンタ値を所定の初期値に変更し，前記閾値残量を前記第１閾値に設定する，
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載する画像形成装置において，
前記制御部は，
前記トナー補給処理では，前記現像処理の実行中に，前記搬送部材に前記トナー収容室から前記現像室へトナーを搬送させる，
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載する画像形成装置において，
前記制御部は，
前記トナー補給処理では，前記現像処理を実行していない期間に，前記トナー残量算出処理にて算出される前記残量が前記閾値残量以上になるまで，前記トナー収容室に収容されるトナーを前記現像室に搬送させる，
ことを特徴とする画像形成装置。
静電潜像を担持する像担持体と，
前記像担持体に担持された前記静電潜像をトナーによって現像する現像器であって，
トナーを担持して前記静電潜像を現像する現像ローラと，
前記現像ローラに供給するトナーを収容する現像室と，
を備える前記現像器と，
前記現像器にトナーを供給するトナーボックスであって，
前記現像器に供給するトナーを収容するトナー収容室と，
前記トナー収容室に収容されるトナーを前記現像室に搬送する搬送部材と，
を備える前記トナーボックスと，
前記現像室に収容されるトナーの量に応じて異なる信号を出力するトナーセンサと，
カウンタ値を記憶する記憶部と，
制御部と，
を備え，
前記制御部は，
前記現像器を制御して，前記像担持体に担持された前記静電潜像をトナーによって現像させる現像処理と，
前記現像ローラが所定量回転する度に，前記カウンタ値を加算するカウント処理と，
前記トナーセンサから出力される信号を受信し，前記信号に基づいて，前記現像室に収容されているトナーの残量を算出するトナー残量算出処理と，
前記カウンタ値が所定値未満の場合に，閾値残量を第１閾値に設定し，前記カウンタ値が前記所定値以上の場合に，前記閾値残量を前記第１閾値よりも小さい第２閾値に設定する閾値設定処理と，
前記トナー残量算出処理にて算出した前記残量が前記閾値残量よりも小さい場合に，前記搬送部材を制御して，前記トナー収容室に収容されるトナーを前記現像室に搬送させるトナー補給処理と，
を実行し，
さらに前記制御部は，
前記カウンタ値が前記現像ローラの寿命に対応する所定の寿命数以上であっても，前記トナー残量算出処理にて算出した前記残量が前記閾値残量よりも小さい場合には，前記トナー補給処理を実行する，
ことを特徴とする画像形成装置。