JP5716453B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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。

また、画像形成装置には、カートリッジを着脱するための開口を開閉するカバーが閉じられたときや、画像形成動作の前などに、アジテータ（撹拌部材）や現像ローラを予備的に回転させ、現像ローラに現像剤を供給する動作（以下、初期動作という。）を実行するように構成されたものが知られている。そして、従来の画像形成装置は、初期動作を実行するときにもカートリッジ内の現像剤の量を検出していた。

特開２００１−５２７６号公報

ところで、交換可能なカートリッジには、駆動力が入力されることで撹拌部材と現像ローラとが共に回転するように構成されたものがある。このようなカートリッジは、カートリッジ内の現像剤の量を検出するときに撹拌部材が回転すると、現像ローラも回転することとなる。

カートリッジ内の現像剤は、特に現像ローラと供給ローラや層厚規制ブレードなどとの間で繰り返し摩擦を受けることで徐々に帯電性能が低下するので、現像剤（カートリッジ）の寿命を長くするためには、画像形成動作以外の動作を実行するときになるべく現像ローラを回転させないようにすることが望ましい。

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、現像ローラの回転回数を減らす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、前記受光素子の受光信号に基づいてカートリッジの交換時期を判定する判定手段と、前記撹拌部材の回転を制御する駆動制御手段とを備え、前記駆動制御手段は、初期動作開始の信号が入力された場合において、前回の判定でカートリッジが交換時期であると判定されていた場合は、前記撹拌部材を第１の回転回数回転させ、前回の判定でカートリッジが交換時期でないと判定されていた場合は、前記撹拌部材を前記第１の回転回数よりも少ない第２の回転回数回転させ、前記判定手段は、初期動作開始の信号が入力された場合において、前記撹拌部材が前記第１の回転回数回転するときにカートリッジの交換時期を判定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、前回の判定でカートリッジが交換時期でないと判定されていた場合は、撹拌部材を少ない回転回数で回転させるので、撹拌部材と共に回転する現像ローラの回転回数を減らすことができる。これにより、現像剤の帯電性能の低下を抑制することができるので、カートリッジの寿命を長くしたり、従来のカートリッジと同程度の寿命を確保しながらカートリッジに収容する現像剤の初期容量を減らしてカートリッジや画像形成装置を小型化したりすることが可能となる。

本発明によれば、前回の判定でカートリッジが交換時期でないと判定されていた場合は、撹拌部材の回転回数を少なくするので、撹拌部材と共に回転する現像ローラの回転回数を減らすことができる。

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実施形態に係る現像カートリッジの側面図であり、小容量タイプを示す図（ａ）と、大容量タイプを示す図（ｂ）である。 第２実施形態に係るレーザプリンタの構成を示す図である。 小容量タイプの検知ギヤの動作の説明図（ａ）〜（ｄ）と、大容量タイプの検知ギヤの動作の説明図（ｅ）〜（ｈ）である。 第２実施形態に係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。

本体筐体２の前側には、プロセスカートリッジ５を着脱するための開口２Ａと、開口２Ａを開閉するカバー２１が設けられている。なお、図示は省略するが、レーザプリンタ１は、カバー２１の開閉を検知する公知の開閉検知センサを備えている。

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、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、受光素子９２から出力された受光信号に基づいて現像カートリッジ７の交換時期を判定する機能を有している。そして、判定手段１１０は、現像カートリッジ７が交換時期であるか否かの判定結果を記憶手段１９０に記憶する。また、判定手段１１０は、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。

ここで、判定手段１１０における現像カートリッジ７の交換時期の判定の一例について説明する。図４に示すように、判定手段１１０は、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、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ＴＡ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）を算出する。

その後、判定手段１１０は、判定対象値が予め設定された所定の割合（判定閾値）を超えたか否かを判定し、判定対象値が判定閾値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、判定閾値が１０％に設定されているとすれば、判定対象値が１１％であった場合には、判定対象値が判定閾値を超えるので、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。

レーザプリンタ１において、現像カートリッジ７の交換時期の判定は、前記した用紙Ｓに画像を形成する動作（画像形成動作）を実行する場合や、初期動作を実行する場合（詳細については後述する）などに併せて実行される。

ここで、初期動作とは、画像形成動作を実行する前に、現像ローラ７１や供給ローラ７２、アジテータ７５などを予備的に回転させ、現像ローラ７１にトナーＴを供給する（担持させる）動作をいうものとする。この初期動作は、レーザプリンタ１の電源が入れられたり、カバー２１が閉じられたりした場合などや、画像形成動作開始の指示（印刷ジョブ）と共に、制御装置１００に初期動作開始の信号が入力されることで実行される。レーザプリンタ１では、現像ローラ７１にトナーＴを担持させるためには、アジテータ７５が後述する第２の回転回数（一例として２回転）で回転する時間、共に現像ローラ７１や供給ローラ７２などを回転させれば十分となっている。

なお、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（例えば、図４における１〜２回転目など）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が受光する光の強度（出力電圧値）が大きくなる。

そのため、レーザプリンタ１では、交換時期の判定の精度を高めるため、現像カートリッジ７の交換時期の判定を行う場合は、アジテータ７５を２回転を超えて回転させ、現像カートリッジ７内にトナーＴを均一に飛散させた（均一に飛散したと推定できる状態とした）上で、３回転目開始以降に実行している。

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、現像ローラ７１やアジテータ７５の回転を制御する機能を有している。

本実施形態において、駆動制御手段１２０は、初期動作開始の信号が入力された場合において、前回の判定で現像カートリッジ７が交換時期であると判定されていた場合は、アジテータ７５を第１の回転回数（一例として４回転）で回転させ、前回の判定で現像カートリッジ７が交換時期でないと判定されていた場合は、アジテータ７５を第１の回転回数よりも少ない第２の回転回数（２回転）で回転させる。

より具体的には、駆動制御手段１２０は、初期動作開始の信号が入力された場合において、記憶手段１９０から判定手段１１０による前回の判定結果を取得し、前回の判定で交換時期であると判定されていた場合は、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）、前回の判定で交換時期でないと判定されていた場合は、アジテータ７５を２回転させる時間だけモータＭを駆動させる（ＯＮとする）。このとき、現像ローラ７１も共に回転することとなる。

ここで、前回の判定とは、直前の判定（初期動作開始の信号が入力された時点を基準として、当該時点の直前に行われた交換時期の判定）をいうものとする。また、前回の判定は、どのようなタイミングで行われた判定であってもよく、例えば、初期動作中に行われた判定であってもよいし、画像形成動作中に行われた判定であってもよい。

また、本実施形態において、判定手段１１０は、初期動作開始の信号が入力された場合において、アジテータ７５が第１の回転回数（４回転）で回転するとき、すなわち、前回の判定で交換時期であると判定していた場合には、現像カートリッジ７の交換時期の判定を実行する。一方、判定手段１１０は、初期動作開始の信号が入力された場合において、アジテータ７５が第２の回転回数（２回転）で回転するとき、すなわち、前回の判定で交換時期でないと判定していた場合には、前記したとおり判定精度が低下する可能性があるので、現像カートリッジ７の交換時期の判定を実行しない。

（レーザプリンタにおける制御）
次に、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、初期動作開始の信号が入力される（ＳＴＡＲＴ）と、制御装置１００は、前回の判定で現像カートリッジ７が交換時期であると判定されていたか否かを確認する（Ｓ２０）。

そして、前回の判定で交換時期であると判定されていた場合（Ｓ２０，Ｙｅｓ）、制御装置１００は、アジテータ７５を４回転（第１の回転回数で回転）させて、初期動作を実行して現像ローラ７１にトナーＴを担持させるとともに、併せて、現像カートリッジ７が交換時期である否かを判定する（Ｓ３０）。

この判定において、現像カートリッジ７が交換時期であると判定した場合（Ｓ４０，Ｙｅｓ）、制御装置１００は、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（Ｓ５０）。

一方、交換時期でない判定した場合（Ｓ４０，Ｎｏ）、制御装置１００は、初期動作開始の信号が印刷ジョブと共に入力されたか否かを判定し（Ｓ６０）、印刷ジョブと共に入力されたものである場合（Ｓ６０，Ｙｅｓ）、画像形成動作を実行する（Ｓ７０）。また、初期動作開始の信号が印刷ジョブと共に入力されたものでない場合（Ｓ６０，Ｎｏ）、すなわち、電源が入れられたり、カバー２１が閉じられたりして初期動作開始の信号が入力された場合、制御装置１００は、処理を終了する（ＥＮＤ）。

ステップＳ２０において、前回の判定で交換時期でないと判定されていた場合（Ｓ２０，Ｎｏ）、制御装置１００は、アジテータ７５を２回転（第２の回転回数で回転）させて、初期動作だけを実行して現像ローラ７１にトナーＴを担持させる（Ｓ８０）。その後、制御装置１００は、ステップＳ６０以降の処理を実行する。

以上説明したレーザプリンタ１によれば、前回の判定で現像カートリッジ７が交換時期でないと判定されていた場合は、アジテータ７５を第２の回転回数（少ない回転回数）で回転させるので、アジテータ７５と共に回転する現像ローラ７１の回転回数を減らすことができる。これにより、トナーＴの帯電性能の低下を抑制することができるので、例えば、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、本実施形態では、レーザプリンタ１は、前回の判定で現像カートリッジ７が交換時期であると判定されていた場合には、アジテータ７５を第１の回転回数（現像カートリッジ７内にトナーＴが均一に飛散したと推定される回転回数）で回転させた上で、現像カートリッジ７の交換時期を判定するので、交換時期の判定精度を高めることができる。

なお、本発明についてさらに補足的に説明しておくと、カバー２１が閉じられたり、レーザプリンタ１の電源が入れられたりすることで初期動作開始の信号が入力された場合は、その前に現像カートリッジ７が交換（新たに装着）されている可能性が高いため、現在装着されている現像カートリッジ７が使用可能（交換時期でない）か否か判定する必要がある。

しかしながら、カバー２１が閉じられた場合などに、毎回、アジテータ７５を第１の回転回数で回転させて現像カートリッジ７の交換時期を判定していたら、現像ローラ７１の総回転回数が増えることとなる。そこで、本発明では、カバー２１が閉じられたり、電源が入れられたりしたときでも、前回交換時期でないと判定されていた場合は、通常、現像カートリッジ７の交換は行われないので前回の判定結果を信頼して、アジテータ７５を第１の回転回数よりも少ない第２の回転回数で回転させている。その結果、共に回転する現像ローラ７１の総回転回数を減らすことができるようになっている。

［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、本実施形態では、前記した第１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。

ここで、本実施形態の位置付けについて説明する。
前記した第１実施形態で説明したとおり、本発明は、前回の判定で現像カートリッジ７が交換時期でないと判定されていた場合に、アジテータ７５を第２の回転回数で回転させることで現像ローラ７１の回転回数を減らすものである。

しかしながら、画像形成装置には、初期動作と併せて実行される動作があり、このような動作の中には、前記した第２の回転回数よりも多くアジテータ７５を回転させる必要があるものがある。本実施形態は、前回の判定で交換時期でないと判定されていた場合であっても、例外的に、アジテータ７５を第２の回転回数より多く回転させる場合があること（本発明がそのような場合を排除しないこと）を示すものである。

本実施形態において、レーザプリンタ１に装着可能な現像カートリッジ７には、トナー収容部７４に収容されるトナーの初期容量（仕様）が異なる２種類のタイプがある。具体的には、図６（ａ）に示す初期容量が少ない小容量タイプ７Ｓ（例えば、印刷可能枚数が３０００枚のタイプ）と、図６（ｂ）に示す初期容量が多い大容量タイプ７Ｌ（例えば、印刷可能枚数が６０００枚のタイプ）である。なお、各タイプの現像カートリッジ７は、後述する検知ギヤ７７の構成が若干異なるだけであり、その他の構成は略同一である。

本実施形態の現像カートリッジ７は、現像ローラ７１や供給ローラ７２、ギヤ機構７６、図示しない層厚規制ブレード、トナー収容部、アジテータを備えるほか、さらに回転体の一例としての検知ギヤ７７を備えている。

検知ギヤ７７は、現像カートリッジ７が新品状態であるか否かの判定（新品検知）と、小容量タイプ７Ｓであるか大容量タイプ７Ｌであるかの判別（仕様検知）を行うためのカートリッジ側の構成であり、ギヤ部７７Ａと、検知突起７７Ｂとを主に有している。

ギヤ部７７Ａは、アジテータギヤ７６Ｅと対向するように配置されており、その周面に、ギヤ歯部７７Ｃと欠け歯部７７Ｄを有している。この検知ギヤ７７は、ギヤ歯部７７Ｃがアジテータギヤ７６Ｅと噛み合ったときには、現像カートリッジ７に駆動力が入力されることでアジテータと共に回転し、欠け歯部７７Ｄがアジテータギヤ７６Ｅと対向したときには、現像カートリッジ７に駆動力が入力されても回転しないようになっている。

検知突起７７Ｂは、ギヤ部７７Ａの側面のうち回転中心に対して径方向にずれた位置から現像カートリッジ７の外側（左側）に向けて突出するように設けられている。この検知突起７７Ｂは、現像カートリッジ７の初期容量に応じて、検知ギヤ７７の周方向における長さ（以下、周長という。）が異なっている。具体的に、大容量タイプ７Ｌの検知突起７７Ｂ（７７Ｌ）の周長Ｌ２は、小容量タイプ７Ｓの検知突起７７Ｂ（７７Ｓ）の周長Ｌ１よりも長くなっている。

このような検知ギヤ７７は、現像カートリッジ７が新品状態のときは、ギヤ歯部７７Ｃがアジテータギヤ７６Ｅと噛み合い、現像カートリッジ７を本体筐体２に装着するときに検知突起７７Ｂが本体筐体２に設けられた検知用アーム９３に当接して、検知用アーム９３を揺動させるような姿勢となっている（図８（ａ），（ｅ）参照）。一方、検知ギヤ７７は、現像カートリッジ７が新品状態でないとき（旧品状態のとき）、欠け歯部７７Ｄがアジテータギヤ７６Ｅと対向し、現像カートリッジ７を本体筐体２に装着しても検知突起７７Ｂが検知用アーム９３に当接しないような姿勢となっている（図８（ｄ），（ｈ）参照）。

ここで、現像カートリッジ７の新品検知および仕様検知を行うための本体筐体２側の構成について簡単に説明する。
図７に示すように、本実施形態のレーザプリンタ１は、本体筐体２内に、図示しないモータ、発光素子および受光素子と、検知用アーム９３と、光センサ９４と、制御装置１００とを備えている。

検知用アーム９３は、本体筐体２に対して揺動可能に支持されており、図示しないばねによって常時、中立位置（図７に示す位置）に付勢されている。そして、検知用アーム９３は、新品状態の現像カートリッジ７が装着されたときには、検知突起７７Ｂが当接することで揺動するようになっている（図８（ａ），（ｅ）参照）。また、旧品状態の現像カートリッジ７が装着されたときには、検知突起７７Ｂが当接しないので中立位置に維持される。

光センサ９４は、検知用アーム９３の揺動の有無を検知するセンサであり、制御装置１００（新品仕様検知手段１３０）に対して、検知用アーム９３が揺動しているときには信号を出力し、検知用アーム９３が中立位置にあるときには信号を出力しない。

本実施形態の制御装置１００は、前記した判定手段１１０や駆動制御手段１２０などのほか、さらに新品仕様検知手段１３０を備えている。
新品仕様検知手段１３０は、光センサ９４から出力された信号に基づいて現像カートリッジ７の新品検知と仕様検知を実行する機能を有している。

具体的に、新品仕様検知手段１３０は、現像カートリッジ７が装着されて、電源が入れられたり、カバーが閉じられたりしたときに、光センサ９４から信号が出力されている場合（検知用アーム９３が揺動している場合）は、現像カートリッジ７が新品状態であると検知し、光センサ９４から信号が出力されていない場合（検知用アーム９３が揺動していない場合）は、現像カートリッジ７が旧品状態であると検知する。

また、新品仕様検知手段１３０は、現像カートリッジ７が新品状態であると検知した場合において、光センサ９４から信号が出力されなくなるまでの時間が、短いときに現像カートリッジ７が小容量タイプ７Ｓであると検知し、長いときに現像カートリッジ７が大容量タイプ７Ｌであると検知する。

より詳細に、図８（ａ），（ｅ）に示すように、現像カートリッジ７が新品状態であるとき、アジテータギヤ７６Ｅと検知ギヤ７７（ギヤ歯部７７Ｃ）が噛み合っているので、初期動作の開始によって現像カートリッジ７に駆動力が入力されると、図８（ｂ），（ｆ）に示すように、検知ギヤ７７も回転する。

そして、図８（ｂ）に示すように、小容量タイプ７Ｓは、検知突起７７Ｓの周長Ｌ１が短いので、早々に検知突起７７Ｓが検知用アーム９３を乗り越えるため、短い時間で光センサ９４から信号が出力されなくなる。そこで、新品仕様検知手段１３０は、光センサ９４から信号が出力されなくなるまでの時間が短いときには、現像カートリッジ７が小容量タイプ７Ｓであると検知する。

一方、大容量タイプ７Ｌは、検知突起７７Ｌの周長Ｌ２が長いので、図８（ｆ）の時点では検知用アーム９３は揺動した状態を維持しており、図８（ｇ）に示すように、検知ギヤ７７がさらに回転することで、ようやく検知突起７７Ｌが検知用アーム９３を乗り越え、光センサ９４から信号が出力されなくなる。そこで、新品仕様検知手段１３０は、光センサ９４から信号が出力されなくなるまでの時間が長いときには、現像カートリッジ７が大容量タイプ７Ｌであると検知する。

なお、検知ギヤ７７が回転して、図８（ｄ），（ｈ）に示すように、アジテータギヤ７６Ｅと検知ギヤ７７（欠け歯部７７Ｄ）が対向すると、アジテータギヤ７６Ｅが回転しても検知ギヤ７７は回転しなくなる（現像カートリッジ７が旧品状態となる）。

本実施形態において、レーザプリンタ１は、装着された現像カートリッジ７が新品状態である場合には、仕様検知を行うため、電源が入れられたり、カバーが閉じられたりしたときに実行される初期動作において、検知ギヤ７７を所定時間（少なくとも図８（ｄ），（ｈ）に示すような姿勢となるまでの時間）回転させている。

具体的に、本実施形態の駆動制御手段１２０は、装着された現像カートリッジ７が新品である場合、前回の判定で現像カートリッジ７が交換時期であると判定されていたか否かに関わらず、検知ギヤ７７が所定時間回転するように、アジテータ７５を第２の回転回数よりも多い第３の回転回数（一例として３回転）で回転させる。（アジテータ７５を３回転させる時間だけモータＭを駆動させる。）

なお、本実施形態では、前回の判定で交換時期でないと判定されていた場合において、仕様検知を行うときは、例外的に、アジテータ７５を第２の回転回数よりも多く回転させているが、仕様検知を行わないときには、原則通り、アジテータ７５を第２の回転回数（少ない回転回数）で回転させるので、現像ローラ７１の回転回数を減らすという課題と矛盾するものではない。

以下、本実施形態のレーザプリンタ１における制御の流れについて、図９に示すフローチャートを参照しながら説明する。
図９に示すように、電源が入れられたり、カバーが閉じられたりしたときに初期動作開始の信号が入力される（ＳＴＡＲＴ）と、制御装置１００は、現在装着されている現像カートリッジ７が新品状態であるか否かを確認する（Ｓ１０）。

そして、新品状態である場合（Ｓ１０，Ｙｅｓ）、制御装置１００は、アジテータ７５を３回転（第３の回転回数で回転）させて初期動作を実行するとともに、併せて仕様検知を実行する（Ｓ１１）。

一方、新品状態でない場合（Ｓ１０，Ｎｏ）、制御装置１００は、前回の判定で現像カートリッジ７が交換時期であると判定されていたか否かを確認し（Ｓ２０）、交換時期であると判定されていた場合（Ｓ２０，Ｙｅｓ）、アジテータ７５を４回転（第１の回転回数で回転）させて初期動作を実行するとともに、併せて、現像カートリッジ７が交換時期である否かを判定する（Ｓ３０）。

そして、この判定において、現像カートリッジ７が交換時期であると判定した場合（Ｓ４０，Ｙｅｓ）、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（Ｓ５０）、交換時期でないと判定した場合（Ｓ４０，Ｎｏ）、制御装置１００は、処理を終了する（ＥＮＤ）。

ステップＳ２０において、前回の判定で交換時期でないと判定されていた場合（Ｓ２０，Ｎｏ）、制御装置１００は、アジテータ７５を２回転（第２の回転回数で回転）させて初期動作を実行する（Ｓ８０）。

なお、本実施形態における検知ギヤ７７（回転体）の具体的な構成や、本体筐体２側の新品検知および仕様検知を行うための構成や方法は一例であり、本発明は前記した構成や方法に限定されるものではない。例えば、カートリッジは、検知ギヤの検知突起の数が仕様に応じて異なっていてもよい。そして、本体筐体側は、検知突起の数によってカートリッジの仕様を判別するように構成されていてもよい。

また、本実施形態では、レーザプリンタ１に装着可能な現像カートリッジ７の初期容量（仕様）を２種類としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、３種類以上設定されていてもよい。

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、第２の回転回数の一例として２回転を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、初期動作は、画像形成動作の前にも実行されるので、カバーが閉じられた場合に必ず実行しなければならないというわけではないため、第２の回転回数は０であってもよい。したがって、本発明では、前回の判定でカートリッジが交換時期でないと判定されていた場合は、撹拌部材を回転させないようにしてもよい。

前記実施形態では、第３の回転回数（３回転）が第１の回転回数（４回転）よりも少なかったが、本発明はこれに限定されず、例えば、第３の回転回数が第１の回転回数よりも多くてもよいし、第３の回転回数と第１の回転回数が同じであってもよい。なお、本発明において、第１、第２および第３の回転回数は、自然数でなくてもよい。

前記実施形態では、現像カートリッジ７の交換時期の判定の一例として、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する方法を示したが、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（１周期を撹拌部材が１回転する時間とする。）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。）。

前記実施形態では、判定手段１１０は、初期動作開始の信号が入力された場合において、アジテータ７５（撹拌部材）が第２の回転回数で回転するときに現像カートリッジ７の交換時期を判定しなかったが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、初期動作開始の信号が入力された場合において、撹拌部材が第２の回転回数で回転するときにカートリッジの交換時期を判定可能に構成してもよい。このような構成としても、撹拌部材を第２の回転回数（少ない回転回数）で回転させることには変わりないので、現像ローラの回転回数を減らすことができる。

なお、第２の回転回数が撹拌部材の回転初期と重なると、受光素子の出力値が大きくなる（図４参照）ので、判定精度が低下する可能性があるが、例えば、第２の回転回数で回転するときの判定で交換時期であると判定された場合には、再度判定を実行し（受光素子の出力値が安定するところで行う）、後の判定で交換時期であると判定された場合にユーザに報知するように構成するなどすることで、交換時期の判定は十分可能である。

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
２ 本体筐体
２Ａ 開口
７ 現像カートリッジ
２１ カバー
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
１２０ 駆動制御手段
Ｔ トナー

Claims (4)

1. 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、
   前記受光素子の受光信号に基づいてカートリッジの交換時期を判定する判定手段と、
   前記撹拌部材の回転を制御する駆動制御手段とを備え、
   前記駆動制御手段は、初期動作開始の信号が入力された場合において、前回の判定でカートリッジが交換時期であると判定されていた場合は、前記撹拌部材を第１の回転回数回転させ、前回の判定でカートリッジが交換時期でないと判定されていた場合は、前記撹拌部材を前記第１の回転回数よりも少ない第２の回転回数回転させ、
   前記判定手段は、初期動作開始の信号が入力された場合において、前記撹拌部材が前記第１の回転回数回転するときにカートリッジの交換時期を判定することを特徴とする画像形成装置。
2. カートリッジを着脱するために本体筐体に設けられた開口を開閉するカバーを備え、
   前記初期動作開始の信号は、前記カバーが閉じられた場合に入力されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記初期動作開始の信号は、前記画像形成装置の電源が入れられた場合に入力され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。
4. カートリッジは、駆動力が入力されることで前記撹拌部材と共に回転し、現像剤の初期容量によって構成が異なる回転体を有し、
   前記画像形成装置は、カートリッジが装着されたときに前記回転体の状態に基づいて装着されたカートリッジが新品であるか否かを判定し、前記回転体を所定時間回転させることで装着されたカートリッジ内の現像剤の初期容量を判別するように構成され、
   前記駆動制御手段は、初期動作開始の信号が入力された場合において、装着されたカートリッジが新品である場合、前回の判定でカートリッジが交換時期であると判定されていたか否かに関わらず、前記回転体が前記所定時間回転するように、前記撹拌部材を前記第２の回転回数よりも多い第３の回転回数回転させ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。

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