特許 5807372 画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5807372

(24)【登録日】2015年9月18日

(45)【発行日】2015年11月10日

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 21/00 20060101AFI20151021BHJP

   G03G 15/08 20060101ALI20151021BHJP

   G03G 21/14 20060101ALI20151021BHJP

【ＦＩ】

   G03G21/00 500

   G03G15/08 322C

   G03G15/08 362

   G03G21/14

   G03G21/00 386

【請求項の数】6

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2011-95777(P2011-95777)

(22)【出願日】2011年4月22日

(65)【公開番号】特開2012-226234(P2012-226234A)

(43)【公開日】2012年11月15日

【審査請求日】2014年2月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005267

【氏名又は名称】ブラザー工業株式会社

(72)【発明者】

【氏名】福定 勇希

【審査官】 野口 聖彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−３５０３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３２７９６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００１／００５０７０６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭６４−０４９０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１９９４７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ ２１／００

Ｇ０３Ｇ ２１／１４

Ｇ０３Ｇ １５／０８

Ｇ０３Ｇ １５／０１

Ｂ４１Ｊ ２９／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

用紙に画像を形成する画像形成部と、
現像剤を収容する収容部と、
前記収容部に設けられ、回転駆動されて前記現像剤を前記画像形成部に供給し、かつ、前記現像剤を攪拌する攪拌部材と、
前記現像剤の残量を検知する残量検知センサを有し、前記残量検知センサの検知結果に基づいて前記攪拌部材の回転周期を検出する検出部と、
前記攪拌部材の回転速度を切り替える変速機構と、
前記変速機構の切り替え動作を制御する制御部と、
前記画像形成部が用紙に画像を形成するときに前記攪拌部材が回転する第１速度で前記攪拌部材が回転するように前記制御部により前記変速機構の切り替え動作が制御された後に前記検出部により検出された前記攪拌部材の第１回転周期と、前記第１速度よりも遅い第２速度で前記攪拌部材が回転するように前記制御部により前記変速機構の切り替え動作が制御された後に前記検出部により検出された前記攪拌部材の第２回転周期とが一致するか否かを判断する比較判断部と、
前記比較判断部により前記第１回転周期と前記第２回転周期とが一致すると判断された場合に、前記変速機構が異常であると判断する異常判断部と、
前記異常判断部により前記変速機構が異常であると判断された場合、かつ、前記第１回転周期と前記第２回転周期とが前記第１速度に応じた回転周期である場合、前記変速機構が異常である旨を報知する報知部と、を備え、
前記報知部は、前記画像形成部による画像の形成が可能である旨を報知することを特徴とする画像形成装置。

【請求項2】

用紙に画像を形成する画像形成部と、
現像剤を収容する収容部と、
前記収容部に設けられ、回転駆動されて前記現像剤を前記画像形成部に供給し、かつ、前記現像剤を攪拌する攪拌部材と、
前記現像剤の残量を検知する残量検知センサを有し、前記残量検知センサの検知結果に基づいて前記攪拌部材の回転周期を検出する検出部と、
前記攪拌部材の回転速度を切り替える変速機構と、
前記変速機構の切り替え動作を制御する制御部と、
前記画像形成部が用紙に画像を形成するときに前記攪拌部材が回転する第１速度で前記攪拌部材が回転するように前記制御部により前記変速機構の切り替え動作が制御された後に前記検出部により検出された前記攪拌部材の第１回転周期と、前記第１速度よりも遅い第２速度で前記攪拌部材が回転するように前記制御部により前記変速機構の切り替え動作が制御された後に前記検出部により検出された前記攪拌部材の第２回転周期とが一致するか否かを判断する比較判断部と、
前記比較判断部により前記第１回転周期と前記第２回転周期とが一致すると判断された場合に、前記変速機構が異常であると判断する異常判断部と、
前記異常判断部により前記変速機構が異常であると判断された場合、かつ、前記第１回転周期と前記第２回転周期とが前記第１速度に応じた回転周期である場合、前記変速機構が異常である旨を報知する報知部と、を備え、
前記報知部は、前記現像剤の寿命が短くなる旨を報知することを特徴とする画像形成装置。

【請求項3】

用紙に画像を形成する画像形成部と、
現像剤を収容する収容部と、
前記収容部に設けられ、回転駆動されて前記現像剤を前記画像形成部に供給し、かつ、前記現像剤を攪拌する攪拌部材と、
前記現像剤の残量を検知する残量検知センサを有し、前記残量検知センサの検知結果に基づいて前記攪拌部材の回転周期を検出する検出部と、
前記攪拌部材の回転速度を切り替える変速機構と、
前記変速機構の切り替え動作を制御する制御部と、
前記画像形成部が用紙に画像を形成するときに前記攪拌部材が回転する第１速度で前記攪拌部材が回転するように前記制御部により前記変速機構の切り替え動作が制御された後に前記検出部により検出された前記攪拌部材の第１回転周期と、前記第１速度よりも遅い第２速度で前記攪拌部材が回転するように前記制御部により前記変速機構の切り替え動作が制御された後に前記検出部により検出された前記攪拌部材の第２回転周期とが一致するか否かを判断する比較判断部と、
前記比較判断部により前記第１回転周期と前記第２回転周期とが一致すると判断された場合に、前記変速機構が異常であると判断する異常判断部と、
前記異常判断部により前記変速機構が異常であると判断された場合、かつ、前記第１回転周期と前記第２回転周期とが前記第２速度に応じた回転周期である場合、前記変速機構が異常である旨を報知する報知部と、を備え、
前記報知部は、前記画像形成部により形成される画像の濃度が薄くなる旨を報知することを特徴とする画像形成装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
前記制御部は、初期化動作時に前記攪拌部材が回転する速度を第２速度になるように前記変速機構の切り替え動作を制御し、画像形成時に前記攪拌部材が回転する速度を第１速度になるように前記変速機構の切り替え動作を制御することを特徴とする画像形成装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
駆動力を発生させる駆動源と、
前記用紙に転写される現像剤を担持する感光ドラムと、
前記感光ドラムを露光する露光器と、
前記露光器により露光された前記感光ドラムに現像剤を供給して前記感光ドラムを現像し、前記駆動源からの駆動力を得て回転する現像ローラと、を備え、
前記攪拌部材は、前記現像ローラに現像剤を供給し、前記駆動源からの駆動力を得て回転し、
前記変速機構は、前記駆動源から前記現像ローラ及び前記攪拌部材に至る駆動力伝達回路に設けられ、
前記制御部は、画像形成が行われる時に前記第１速度になるように前記変速機構の切り替え動作を制御し、画像形成が行われない時に前記第２速度になるように前記変速機構の切り替え動作を制御することを特徴とする画像形成装置。

【請求項6】

用紙に画像を形成する画像形成部と、
現像剤を収容する収容部と、
前記収容部に設けられ、回転駆動されて前記現像剤を前記画像形成部に供給し、かつ、前記現像剤を攪拌する攪拌部材と、
前記収容部に向けて光を発する発光部と、前記発光部が発する光を受光し前記受光した光の量に応じた電圧を出力する受光部とを有し、前記攪拌部材が回転駆動された状態において前記受光部から出力される前記電圧の変化に基づいて前記現像剤の残量を検知する残量検知センサと、
前記攪拌部材が回転駆動された状態において前記受光部から出力される前記電圧の変化に基づいて前記攪拌部材の回転周期を検出する検出部と、
前記攪拌部材の回転速度を切り替える変速機構と、
前記変速機構の切り替え動作を制御する制御部と、
前記画像形成部が用紙に画像を形成するときに前記攪拌部材が回転する第１速度で前記攪拌部材が回転するように前記制御部により前記変速機構の切り替え動作が制御されるときに前記検出部により検出された前記攪拌部材の第１回転周期と、前記第１速度よりも遅い第２速度であって、前記残量検知センサにより前記現像剤の残量が検知されるときの前記攪拌部材の回転速度である第２速度で前記攪拌部材が回転するように前記制御部により前記変速機構の切り替え動作が制御されるときに前記検出部により検出された前記攪拌部材の第２回転周期とが一致するか否かを判断する比較判断部と、
前記比較判断部により前記第１回転周期と前記第２回転周期とが一致すると判断された場合に、前記変速機構が異常であると判断する異常判断部とを備えることを特徴とする画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、画像形成装置において、アジテータの回転速度を切り替える技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載された画像形成装置は、メインモータからの駆動をアジテータに伝達するように歯車伝達機構を設け、ギヤ、又は、クラッチなどから構成される変速機構を介在させて、画像形成時にはアジテータを高速で回転駆動し、現像剤の残量を検知する時にはアジテータを低速で回転駆動する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１−３５０３３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置では、変速機構の異常を判断できず、変速機構の異常によりアジテータの回転速度を切り替えることができなくなると、対処できなくなる問題があった。

【0005】

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、変速機構の異常を判断できる画像形成装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この目的を達成するために、第１の発明は、用紙に画像を形成する画像形成部と、現像剤を収容する収容部と、前記収容部に設けられ、回転駆動されて前記現像剤を前記画像形成部に供給し、かつ、前記現像剤を攪拌する攪拌部材と、前記現像剤の残量を検知する残量検知センサを有し、前記残量検知センサの検知結果に基づいて前記攪拌部材の回転周期を検出する検出部と、前記攪拌部材の回転速度を切り替える変速機構と、前記変速機構の切り替え動作を制御する制御部と、前記画像形成部が用紙に画像を形成するときに前記攪拌部材が回転する第１速度で前記攪拌部材が回転するように前記制御部により前記変速機構の切り替え動作が制御された後に前記検出部により検出された前記攪拌部材の第１回転周期と、前記第１速度よりも遅い第２速度で前記攪拌部材が回転するように前記制御部により前記変速機構の切り替え動作が制御された後に前記検出部により検出された前記攪拌部材の第２回転周期とが一致するか否かを判断する比較判断部と、前記比較判断部により前記第１回転周期と前記第２回転周期とが一致すると判断された場合に、前記変速機構が異常であると判断する異常判断部とを備える。

【0007】

第１の発明によれば、検出された攪拌部材の第１回転周期と第２回転周期とが一致すると、攪拌部材が回転する第１速度と第２速度とを切り替えられない異常が発生したと考えられる。したがって、変速機構により攪拌部材が回転する速度が切り替えられたのにもかかわらず、第１回転周期と第２回転周期とが一致すると判断された場合には、変速機構が異常であると判断することができる。つまり、攪拌部材の回転周期を検出することで、変速機構の異常を判断できる。

【0008】

また、第２の発明は、前記異常判断部により前記変速機構が異常であると判断された場合、かつ、前記第１回転周期と前記第２回転周期とが前記第１速度に応じた回転周期である場合、前記変速機構が異常である旨を報知する報知部を備えることを特徴とする。

【0009】

第２の発明によれば、変速機構が異常であり、かつ、第１回転周期と第２回転周期とが第１速度に応じた回転周期である場合、変速機構に攪拌部材の速度が第１速度から第２速度に切り替えられない異常が発生している。変速機構が異常である旨が報知されることで、ユーザは変速機構の異常を認識できる。

【0010】

また、第３の発明は、前記報知部は、前記画像形成部による画像の形成が可能である旨を報知することを特徴とする。

【0011】

第３の発明によれば、変速機構が第１速度から第２速度に切り替えることができないが、画像形成部が用紙に画像を形成するときに攪拌部材が回転する第１速度で攪拌部材を回転させることができるので、画像形成部が用紙に画像を形成することが可能である。したがって、画像形成部による画像の形成が可能である旨が報知されることで、ユーザは変速機構が異常であるが、画像形成部による画像の形成が可能であることを認識できる。

【0012】

また、第４の発明は、前記報知部は、前記現像剤の寿命が短くなる旨を報知することを特徴とする。

【0013】

第４の発明によれば、変速機構が第１速度から第２速度に切り替えることができないので、現像剤を第１速度で攪拌部材により攪拌される。つまり、第１速度よりも遅い第２速度で現像剤を攪拌することができない。現像剤は、攪拌される速度が遅い場合に比べて速い場合の方が寿命が短くなる。現像剤が第１速度で攪拌部材により攪拌されると、第２速度で攪拌される場合に比べて現像剤の寿命が短くなる。したがって、ユーザは、変速機構に攪拌部材の速度が第１速度から第２速度に切り替えられない異常が発生している場合に、現像剤の寿命が短くなることを認識できる。

【0014】

また、第５の発明は、前記異常判断部により前記変速機構が異常であると判断された場合、かつ、前記第１回転周期と前記第２回転周期とが前記第２速度に応じた回転周期である場合、前記変速機構が異常である旨を報知する報知部を備えることを特徴とする。

【0015】

第５の発明によれば、変速機構が異常であり、かつ、第１回転周期と第２回転周期とが第２速度に応じた回転周期である場合、変速機構に攪拌部材の速度が第２速度から第１速度に切り替えられない異常が発生している。変速機構が異常である旨が報知されることで、ユーザは変速機構の異常を認識できる。

【0016】

また、第６の発明は、前記報知部は、前記画像形成部が用紙に画像を形成する濃度が薄くなる旨を報知することを特徴とする。

【0017】

第６の発明によれば、変速機構が第２速度から第１速度に切り替えることができないので、第１速度よりも遅い第２速度で攪拌部材が回転する。第２速度で画像形成部により用紙に画像の形成が行われると、現像剤の供給量が第１速度で画像の形成が行われる場合よりも少なくなるので、用紙に画像を形成する濃度が薄くなる。したがって、ユーザは変速機構が異常であること、及び、用紙に画像を形成する濃度が薄くなることを認識できる。

【0018】

また、第７の発明は、前記制御部は、初期化動作時に前記攪拌部材が回転する速度を第２速度になるように前記変速機構の切り替え動作を制御し、画像形成時に前記攪拌部材が回転する速度を第１速度になるように前記変速機構の切り替え動作を制御することを特徴とする。

【0019】

第７の発明によれば、初期化動作時に攪拌部材を第２速度で回転させるように変速機構の切り替え動作が制御され、画像形成時に攪拌部材を第１速度で回転させるように変速機構の切り替え動作が制御されるので、画像形成時には、第１回転周期と第２回転周期とが一致するか判断することができ、変速機構の異常を判断できる。

【0020】

また、第８の発明は、駆動力を発生させる駆動源と、前記用紙に転写される現像剤を担持する感光ドラムと、前記感光ドラムを露光する露光器と、前記露光器により露光された前記感光ドラムに現像剤を供給して前記感光ドラムを現像し、前記駆動源からの駆動力を得て回転する現像ローラと、を備え、前記攪拌部材は、前記現像ローラに現像剤を供給し、前記駆動源からの駆動力を得て回転し、前記変速機構は、前記駆動源から前記現像ローラ及び前記攪拌部材に至る駆動力伝達回路に設けられ、前記制御部は、画像形成が行われる時に前記第１速度になるように前記変速機構の切り替え動作を制御し、画像形成が行われない時に前記第２速度になるように前記変速機構の切り替え動作を制御することを特徴とする。

【0021】

第８の発明によれば、画像形成が行われる時と画像形成が行われない時とに攪拌部材の回転速度を切り替えられる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、変速機構の異常を判断できる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の実施形態に係るレーザプリンタを示す要部側断面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る現像ユニットを拡大して示す側断面図である。

【図3】本発明の実施形態に係るトナー収容室を示す、図２におけるＸ−Ｘ線断面図である。

【図4】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る歯車機構の模式図であり、（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る歯車機構の斜視図である。

【図5】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る変速機構の断面図である。

【図6】本発明の実施形態に係る感光ドラム、及び、現像カートリッジの駆動伝達機構を示す模式図である。

【図7】本発明の第１の実施形態に係るレーザプリンタの制御系の要部構成を示すブロック図である。

【図8】本発明の実施形態に係る光センサの受光部から出力される出力信号のタイミングチャートであって、（ａ）は、トナーが全くない状態、かつ、スロー速度の状態、（ｂ）は、トナーが十分にある状態、かつ、スロー速度の状態、（ｃ）は、トナーの残量が少ないと判断される状態、かつ、スロー速度の状態、（ｄ）は、トナーなしと判断される状態、かつ、スロー状態、（ｅ）は、トナーが全くない状態で、かつ、ノーマル速度の状態をそれぞれ示す。

【図9】本発明の実施形態に係る画像形成装置の変速機構の異常検知動作を説明するためのフローチャートである。

【図10】本発明の実施形態に係る異常処理の動作を説明するためのフローチャートである。

【図11】本発明の第２の実施形態に係る変速機構の分解斜視図である。

【図12】本発明の第２の実施形態に係る歯車機構の斜視図（その１）である。

【図13】本発明の第２の実施形態に係る歯車機構の斜視図（その２）である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

［第１の実施形態］
次に本発明の第１の実施形態を図１から図９を参照して説明する。第１の実施形態では、本発明をレーザプリンタに適用させた場合について説明する。

【0025】

（レーザプリンタの全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係るレーザプリンタを示す要部側断面図である。図１において、レーザプリンタ１は、本体ケーシング２内に、用紙３を供給するためのフィーダユニット４や、供給された用紙３に所定の画像を形成するための画像形成ユニット５などを備えている。フィーダユニット４は、本体ケーシング２内の底部に、着脱自在に装着される給紙トレイ４１と、給紙トレイ４１内に設けられた用紙押圧板６と、給紙トレイ４１の一端側端部の上方に設けられる給紙ローラ７および給紙パット８と、給紙ローラ７に対し用紙３の搬送方向の下流側に設けられるレジストローラ９とを備えている。

【0026】

用紙押圧板６は、用紙３を積層状にスタック可能とされ、給紙ローラ７に対して遠い方の端部が揺動可能に支持されるとともに、近い方の端部が上下方向に回動可能とされており、また、その裏側から図示しないばねによって上方向に付勢されている。そのため、用紙押圧板６は、用紙３の積層量が増えるに従って、給紙ローラ７に対して遠い方の端部を支点として、ばねの付勢力に抗して下向きに回動される。給紙ローラ７および給紙パット８は、互いに対向状に配設され、給紙パット８の裏側に配設されるばね１０によって、給紙パット８が給紙ローラ７に向かって押圧されている。用紙押圧板６上の最上位にある用紙３は、用紙押圧板６の裏側から図示しないばねによって給紙ローラ７に向かって押圧され、その給紙ローラ７の回転によって給紙ローラ７と給紙パット８とで挟まれた後、１枚毎に給紙される。レジストローラ９は、駆動側および従動側の２つのローラから構成されており、給紙ローラ７から送られてくる用紙３を、所定のレジスト後に、画像形成ユニット５に送るようにしている。

【0027】

画像形成ユニット５は、スキャナユニット１１、現像ユニット１２および定着ユニット１３を備えている。

【0028】

スキャナユニット１１は、本体ケーシング２内の上部に設けられ、図示しないレーザ発光部、回転駆動されるポリゴンミラー１４、レンズ１５および１６、反射鏡１７、１８および１９などを備えており、レーザ発光部からの発光される所定の画像データに基づくレーザビームを、鎖線で示すように、ポリゴンミラー１４、レンズ１５、反射鏡１７および１８、レンズ１６、反射鏡１９の順に通過あるいは反射させて、後述する現像ユニット１２の感光ドラム２１の表面上に高速走査にて照射させている。

【0029】

図２は、本発明の実施形態に係る現像ユニットを拡大して示す側断面図である。次に、図２に基づいて現像ユニット１２を説明する。図２において、現像ユニット１２は、スキャナユニット１１の下方に配設され、本体ケーシング２に対して着脱自在に装着されるドラムカートリッジ２０と、このドラムカートリッジ２０に対して着脱自在に装着される現像カートリッジ３６とを備えている。ドラムカートリッジ２０は、感光ドラム２１、転写ローラ２６およびスコロトロン型帯電器２５を備えている。これによって、現像カートリッジ３６は、感光ドラム２１やスコロトロン型帯電器２５と分離可能に構成されている。

【0030】

現像カートリッジ３６内は、トナーを現像するための現像室５１と、トナーを収容するためのトナー収容室２７とに区画形成されており、現像室５１内には、現像ローラ２２、層厚規制部材としての層厚規制ブレード２３および供給ローラ２４が収容されている。本実施形態のトナー収容室２７は、本発明の収容部の一例である。

【0031】

また、現像室５１とトナー収容室２７との間は、上側仕切り壁５３と下側仕切り壁５４とによって仕切られており、この上側仕切り壁５３と下側仕切り壁５４との間には、幅方向に延びる略矩形状の開口部５２が形成されている。この開口部５２は、トナー収容室２７のトナーと現像室５１のトナーとが相互に循環できるように開口されている。トナー収容室２７内には、現像剤として、正帯電性の非磁性１成分のトナーが収容されている。

【0032】

図３は、本発明の実施形態に係るトナー収容室を示す、図２におけるＸ−Ｘ線断面図である。なお、この図３では、説明の容易化を図るべく、後述するアジテータ２９およびワイパー３９の位置を、図２に示す位置ではなく、上側仕切り壁５３と平行な方向である鉛直方向に位置する状態として現している。本実施形態のアジテータ２９は、本発明の攪拌部材の一例である。

【0033】

図２および図３に示すように、トナー収容室２７には、トナーを撹拌して開口部５２から現像室５１に向かって供給するためのアジテータ２９と、後述する光透過窓５８および５９を清掃するためのワイパー３９と、これらアジテータ２９およびワイパー３９を支持する回転軸２８とが設けられている。

【0034】

回転軸２８は、図３に示すように、トナー収容室２７のほぼ中心において、トナー収容室２７の両側壁５６および５７間にわたって延び、その一端がトナー収容室２７の一方の側壁５６から突出されており、その突出した端部には、この回転軸２８を回転駆動させるためのアジテータ歯車４４が設けられている。

【0035】

アジテータ２９は、図２および図３に示すように、この回転軸２８に、その長さ方向にわたって設けられており、回転軸２８から径方向外方に向かって延びる樹脂からなる支持部材４２と、その支持部材４２の先端に取り付けられるポリエチレンテレフタレートなどからなるフィルム状の摺接部材４３とを備えている。

【0036】

そして、このアジテータ２９は、回転軸２８の回転によってトナー収容室２７内を回転して、その摺接部材４３が、略円筒形状に形成されるトナー収容室２７の底面に撓んだ状態で摺接することにより、トナーを押し上げて、その押し上げられたトナーを開口部５２から現像室５１に放出するようにしている。

【0037】

なお、このアジテータ２９の回転においては、支持部材４２も摺接部材４３と同様にトナーを押し上げるので、大きな抵抗を受けるが、そのトナーによる抵抗を少なくするために、支持部材４２における長手方向には、所定の間隔ごとに開口部４５が形成されている。

【0038】

また、ワイパー３９は、この回転軸２８の長さ方向両側部において、アジテータ２９に対して回転軸２８の周りに１８０°の間隔を隔てて設けられており、回転軸２８から径方向外方に向かって延びる樹脂からなる支持部材４６と、その支持部材４６の両側端部に設けられるウレタンゴムなどからなる清掃部材４７とを備えている。

【0039】

そして、このワイパー３９は、回転軸２８の回転によってトナー収容室２７内を回転し、この回転に伴って、清掃部材４７が光透過窓５８および５９に接触して、それら光透過窓５８および５９に付着するトナーを拭き取るようにしている。このように、１つの回転軸２８にアジテータ２９およびワイパー３９を支持すると、光透過窓５８および５９は、アジテータ２９の回転速度にかかわらず、常に、アジテータ２９の回転の周期ごとに、ワイパー３９によって清掃される。そのため、後述する光センサ６２によって、トナーの残存量を正確かつ確実に検知することができる。

【0040】

なお、図２に示すように、アジテータ２９には、略扇板状の遮光板８５が設けられている。このような遮光板８５を設けることによって、後述するように、アジテータ２９の１回転における光センサ６２の光を遮光する長さをより長く画成して、誤検知をより少なくし、より正確な検知を達成している。

【0041】

一方、図２において、現像室５１には、開口部５２に近い側に、供給ローラ２４がローラ軸１３１を中心に矢印方向、つまり反時計方向に回転可能に配設されており、また、この供給ローラ２４に対向して、現像ローラ２２がローラ軸１３２を中心に矢印方向に回転可能に配設されている。そして、これら供給ローラ２４と現像ローラ２２とは、そのそれぞれがある程度圧縮するような状態で互いに当接されている。

【0042】

供給ローラ２４は、金属製のローラ軸１３１に、導電性の発泡材料からなるローラが被覆されている。また、現像ローラ２２は、金属製のローラ軸１３１に、導電性のゴム材料からなるローラが被覆されている。なお、現像ローラ２２には、感光ドラム２１との間に電位差が生じるような所定の現像バイアスが印加されている。

【0043】

また、現像ローラ２２の近傍には、層厚規制ブレード２３が配設されている。この層厚規制ブレード２３は、金属の板ばね材からなるブレード本体３７と、ブレード本体３７の先端部に設けられ、絶縁性のシリコーンゴムからなる半円形状の押圧部材３８とを備えており、ブレード本体３７における押圧部材３８と反対側の端部が、現像ローラ２２の近くにおいて現像カートリッジ３６のフレームに支持されるとともに、押圧部材３８がブレード本体３７の弾性力によって現像ローラ２２上に圧接されるように構成されている。

【0044】

そして、開口部５２から現像室５１に向けて放出されるトナーは、供給ローラ２４の回転により、現像ローラ２２に供給され、この時、供給ローラ２４と現像ローラ２２との間で正に摩擦帯電され、さらに、現像ローラ２２上に供給されたトナーは、現像ローラ２２の回転に伴って、層厚規制ブレード２３の押圧部材３８と現像ローラ２２との間に進入し、ここで、この押圧部材３８と現像ローラ２２との間で摺擦されて、十分に摩擦帯電され、一定厚さの薄層として現像ローラ２２上に担持される。

【0045】

なお、層厚規制ブレード２３の押圧部材３８と現像ローラ２２との間で摺擦されたトナーは、そのトナーに外添されるシリカなどの外添剤がトナーの母粒子の中に埋まり込んでしまい、流動性が低下したり、あるいは、帯電性が低下するようになる。そのため、画像形成時には、アジテータ２９の回転速度を一定速度以上に保ち、現像カートリッジ３６内におけるトナーの循環を効率よく行なって、劣化したトナーの滞留による画像の形成不良を防止する必要がある。

【0046】

このような現像カートリッジ３６の駆動系について図４を用いて説明する。図４の（ａ）は本発明の第１実施形態に係る歯車機構の模式図であり、（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る歯車機構の斜視図である。本実施形態では、感光ドラム２１、現像ローラ２２、及び、アジテータ２９は、複数枚の歯車等かなる歯車機構を介して１つのメインモータ７８から駆動力を得て回転する。本実施形態のメインモータ７８は、本発明の駆動源の一例である。

【0047】

メインモータ７８の駆動力を現像ローラ２２、及び、アジテータ２９に伝達する歯車機構９０は、図４に示すように第１速度で現像ローラ２２、及び、アジテータ２９を回転させる場合と第１速度より遅い第２速度で現像ローラ２２、及び、アジテータ２９を回転させる場合とを切り替えるための変速機構１００を有している。以下、第１速度をノーマル速度といい、第２速度をスロー速度という。

【0048】

そして、図４（ａ）の実線で示す経路は、ノーマル速度で現像ローラ２２、及び、アジテータ２９を駆動するための駆動力伝達回路を示し、図４（ａ）の二点鎖線で示す経路は、スロー速度で現像ローラ２２、及び、アジテータ２９を回転させるための駆動力伝達回路を示している。

【0049】

なお、本実施形態では、ノーマル速度は感光ドラム２１の速度より大きく、スロー速度は感光ドラム２１の速度より小さく、かつ、感光ドラム２１は変速機構１００の作動状態によらず、一定の速度で回転するように設定されている。

【0050】

歯車機構９０は、図４（ａ）に示すように、メインモータ７８から出力された駆動力を減速して変速機構１００に伝達するため歯車９１〜９４、及び変速機構１００から出力された駆動力を現像ローラ２２、及び、アジテータ２９に伝達するための歯車９５等から構成されている。

【0051】

歯車９１はメインモータ７８から駆動力を受けて分配歯車９２に駆動力を伝達する駆動歯車であり、分配歯車９２は、図４（ｂ）に示すように、同軸状に配列された３種類の歯車９２Ａ〜９２Ｃが一体化された３段歯車であって、駆動歯車９１から伝達された駆動力をノーマル速度用の駆動力伝達回路とスロー速度用の駆動力伝達回路とに分配する。

【0052】

具体的には、分配歯車９２の歯車９２Ａは駆動歯車９１と噛み合う従動歯車であり、歯車９２Ｂは、変速機構１００の第１入力歯車１００Ａ側に駆動力を伝達する従動歯車であり、歯車９２Ｃは、変速機構１００の第２入力歯車１００Ｂ側に駆動力を伝達する従動歯車である。

【0053】

なお、分配歯車９２の歯車９２Ｂは、第１中間歯車９３を介して第１入力歯車１００Ａに駆動力を伝達し、分配歯車９２の歯車９２Ｃは、第２中間歯車９４を介して第２入力歯車１００Ｂに駆動力を伝達する。

【0054】

このため、メインモータ７８が回転すると、これに連動して歯車９１〜９４が回転するので、変速機構１００の第１入力歯車１００Ａ及び第２入力歯車１００Ｂもメインモータ７８の回転・停止に連動して回転・停止する。つまり、第１入力歯車１００Ａ及び第２入力歯車１００Ｂは、変速機構１００の状態によらず、メインモータ７８の回転・停止に連動して回転・停止する。

【0055】

変速機構１００の詳細構造について図５を用いて説明する。図５の（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る変速機構の断面図である。変速機構１００は、図５（ａ）に示すように、第１入力歯車１００Ａ、第２入力歯車１００Ｂ及び出力歯車１００Ｃ、並びにワンウェイクラッチ１０１及び電磁クラッチ７５等から構成されている。

【0056】

第１入力歯車１００Ａは、現像ローラ２２、及び、アジテータ２９をノーマル速度で回転させるための第１入力部であり、第２入力歯車１００Ｂは現像ローラ２２、及び、アジテータ２９をスロー速度で回転させるための第２入力部であり、出力歯車１００Ｃは、第１入力歯車１００Ａ又は第２入力歯車１００Ｂから駆動力を得て回転し、歯車９５と噛み合って現像ローラ２２、及び、アジテータ２９側に駆動力を出力する出力部である。

【0057】

そして、出力歯車１００Ｃには回転軸１０３が一体化されており、この回転軸１０３は、軸線方向に延びて第１入力歯車１００Ａ及び第２入力歯車１００Ｂを貫通しているとともに、第２入力歯車１００Ｂとワンウェイクラッチ１０１を介して連結されている。

【0058】

このため、第２入力歯車１００Ｂから出力歯車１００Ｃに至る駆動力伝達回路においては、ワンウェイクラッチ１０１により、第２入力歯車１００Ｂから出力歯車１００Ｃに向かう回転力のみが回転軸１０３に伝達され、出力歯車１００Ｃから第２入力歯車１００Ｂに向かう回転力の伝達は遮断される。

【0059】

また、電磁クラッチ７５のロータコイル１０２Ａは、回転軸１０３に設けられたスプライン（ＪＩＳ Ｄ ２００１等参照）やセレーション（ＪＩＳ Ｂ １６０２等参照）等を介して係合しているため、回転軸１０３と一体的に回転しながら、軸方向に変位することができる。

【0060】

一方、電磁クラッチ７５の固定鉄心をなすアーマチャ１０２Ｂは、第１入力歯車１００Ａに一体化されており、この第１入力歯車１００Ａは、図示しない軸受を介して回転軸１０３に対して回転自在に組み付けられている。

【0061】

したがって、図５の（ａ）に示すように、ロータコイル１０２Ａへ通電すると、電磁吸引力によりロータコイル１０２Ａがアーマチャ１０２Ｂに吸着されてロータコイル１０２Ａとアーマチャ１０２Ｂとが一体化するので、第１入力歯車１００Ａから伝達されてきた駆動力が回転軸１０３に伝達されるので、第１入力歯車１００Ａから出力歯車１００Ｃまでの駆動力伝達回路が繋がる。

【0062】

このとき、回転軸１０３には、第１入力歯車１００Ａから伝達されてきたノーマル駆動力と第２入力歯車１００Ｂから伝達されてきたスロー駆動力とが作用するが、スロー駆動力はノーマル駆動力より回転数が低いので、回転軸１０３から見ると、スロー駆動力は、ノーマル駆動力による回転方向と逆向きに回転軸１０３を回転させようとするので、ワンウェイクラッチ１０１によりスロー駆動力の伝達が遮断される。

【0063】

このため、ロータコイル１０２Ａに通電されているＯＮ状態である場合には、ノーマル駆動力のみが回転軸１０３に伝達されるので、現像ローラ２２、及び、アジテータ２９はノーマル速度にて回転する。

【0064】

一方、ロータコイル１０２Ａへ通電が遮断されたＯＦＦ状態である場合には、電磁吸引力が消滅し、第１入力歯車１００Ａから伝達されてきた駆動力の出力歯車１００Ｃへの伝達が遮断されるので（図５（ｂ）参照）、スロー駆動力のみが回転軸１０３に伝達され、現像ローラ２２、及び、アジテータ２９はスロー速度にて回転する。

【0065】

次に、感光ドラム２１、及び、現像カートリッジの駆動伝達機構について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施形態に係る感光ドラム、及び、現像カートリッジの駆動伝達機構を示す模式図である。

【0066】

図６に示すように、ドラムカートリッジ２０の一方の側壁には、感光ドラム２１を回転駆動するためのドラム駆動伝達機構１１１が設けられている。現像カートリッジ３６の一方の側壁には、供給ローラ２４、現像ローラ２２、及び、アジテータ２９を回転駆動するための現像駆動伝達機構１１２が設けられている。

【0067】

ドラム駆動伝達機構１１１は、感光ドラム２１のローラ軸１３０に直結されるドラム歯車１１３と、このドラム歯車１１３と噛合するドラム駆動歯車１１４とを備えている。

【0068】

ドラムカートリッジ２０が本体ケーシング２に装着された状態で、本体ケーシング２内に設けられる図示しない入力歯車がドラム駆動歯車１１４と噛合し、本体ケーシング２内に設けられるメインモータ７８からの駆動力が、その入力歯車を介して、ドラム駆動歯車１１４に入力される。ドラム駆動歯車１１４に入力される駆動力は、ドラム歯車１１３に伝達されて、ドラム歯車１１３と一体的に感光ドラム２１を回転駆動する。

【0069】

また、現像駆動伝達機構１１２は、供給ローラ２４のローラ軸１３１に直結される供給ローラ歯車１１５と、現像ローラ２２のローラ軸１３２に直結される現像ローラ歯車１１６と、これらの供給ローラ歯車１１５及び現像ローラ歯車１１６と噛合する第１アイドル歯車１１７と、この第１アイドル歯車１１７と同軸上に設けられて、第１アイドル歯車１１７よりも小径に形成された第２アイドル歯車１１８と、第２アイドル歯車１１８と噛合する第３アイドル歯車１１９と、第３アイドル歯車１１９と同軸上に設けられて、第3アイドル歯車１１９よりも小径に形成された第４アイドル歯車１２０と、この第４アイドル歯車１２０と噛合し、アジテータ２９の回転軸２８に直結されるアジテータ歯車４４と、第１アイドル歯車１１７及び第２アイドル歯車１１８と同軸上に設けられて、図示しないカップリング雄部材が結合されるカップリング雌部材１２２とを備えている。カップリング雄部材は、歯車９５と同軸上に設けられ、歯車９５から現像ローラ２２、及び、アジテータ２９側に出力される駆動力をカップリング雌部材１２２に伝達する。

【0070】

現像カートリッジ３６が本体ケーシング２に装着された状態で、カップリング雄部材にカップリング雌部材１２２が結合されて、メインモータ７８からの駆動力が、変速機構１００、カップリング雄部材を介してカップリング雌部材１２２に入力される。カップリング雌部材１２２に入力された駆動力は、カップリング雄部材と一体的に第１アイドル歯車１１７及び第２アイドル歯車１１８を回転させる。第１アイドル歯車１１７が回転すると、供給ローラ歯車１１５及び現像ローラ歯車１１６が回転し、これによって、供給ローラ２４及び現像ローラ２２が回転する。また、第２アイドル歯車１１８が回転すると、第３アイドル歯車１１９が回転し、この第３アイドル歯車１１９と一体となって第４アイドル歯車１２０が回転する。そして、第４アイドル歯車１２０の回転は、アジテータ歯車４４に伝達され、アジテータ歯車４４が回転することにより、アジテータ２９が回転する。

【0071】

また、図２に示すように、感光ドラム２１は、ローラ軸１３０を中心に、現像ローラ２２の側方において、現像ローラ２２に対向状に接触する状態で矢印方向、つまり時計方向に回転可能に配設されている。この感光ドラム２１は、ドラム本体が接地されるとともに、その表面が、ポリカーボネートを主成分とする有機感光体などの正帯電性の材料により形成されている。また、スコロトロン型帯電器２５は、感光ドラム２１の上方に、所定の間隔を隔てて配設されている。このスコロトロン型帯電器２５は、タングステンなどの帯電用ワイヤからコロナ放電を発生させる正帯電用のスコロトロン型の帯電器であり、感光ドラム２１の表面を一様に正帯電させることができるように構成されている。

【0072】

そして、感光ドラム２１の表面は、スコロトロン型帯電器２５により一様に正帯電された後、スキャナユニット１１からのレーザービームの高速走査により露光され、所定の画像データに基づく静電潜像が形成される。そして、現像ローラ２２の回転により、現像ローラ２２上に担持されかつ正帯電されているトナーが、感光ドラム２１に対向して接触する時に、感光ドラム２１の表面上に形成される静電潜像、すなわち、一様に正帯電されている感光ドラム２１の表面のうち、レーザービームによって露光され電位が下がっている部分に、選択的に転着することによって可視像化され、これによって現像が達成される。本実施形態のスキャナユニット１１は、本発明の露光器の一例である。

【0073】

感光ドラム２１の下方には、この感光ドラム２１に対向する転写ローラ２６が、矢印方向、つまり反時計方向に回転可能に配設されている。転写ローラ２６は、金属製のローラ軸に、導電性のゴム材料からなるローラが被覆されており、所定の転写バイアスが印加されている。そのため、感光ドラム２１上に現像されたトナーは、用紙３が感光ドラム２１と転写ローラ２６との間を通る間に、その用紙３に転写される。

【0074】

また、図１に示すように、定着ユニット１３は、現像ユニット１２の側方下流側に配設され、加熱ローラ３２、加熱ローラ３２に押圧される押圧ローラ３１、および、これら加熱ローラ３２および押圧ローラ３１の下流側に設けられる１対の搬送ローラ３３を備えている。加熱ローラ３２は、金属製で加熱のためのハロゲンランプを備えており、現像ユニット１２において用紙３上に転写されたトナーを、用紙３が加熱ローラ３２と押圧ローラ３１との間を通過する間に熱定着させ、その後、その用紙３を搬送ローラ３３によって、１対の排紙ローラ３４に搬送するようにしている。１対の排紙ローラ３４に送られた用紙３は、その排紙ローラ３４によって排紙トレイ３５上に排紙される。

【0075】

また、このレーザプリンタ１には、トナー収容室２７内に残存するトナーの残量を検知するための残量検知センサとしての光センサ６２が設けられている。

【0076】

この光センサ６２は、後述する図７に示すように、発光素子を備えた発光部６０と受光素子を備えた受光部６１とを備えている。すなわち、図３において、トナー収容室２７の両側壁５６および５７には、トナー収容室２７の中心から開口部５２により近い適宜の位置に、光センサ６２の光を透過させるための光透過窓５８および５９が、それぞれ互いに対向するように設けられており、発光部６０および受光部６１は、これら光透過窓５８および５９にそれぞれ対向する本体ケーシング２のフレーム６３および６４に取り付けられている。

【0077】

より具体的には、一方の光透過窓５８に対向するフレーム６３には、レンズ６５が埋設されており、そのレンズ６５の外方対向位置には、支持基板６９がホルダ部材６７を介して支持されており、発光部６０は、その支持基板６９上に、発光素子がレンズ６５に向かうようにして設けられている。また、他方の光透過窓５９に対向するフレーム６４にも、レンズ６６が埋設されており、そのレンズ６６の外方対向位置には、支持基板７０がホルダ部材６８を介して支持されており、受光部６１は、その支持基板７０上に、受光素子がレンズ６６に向かうようにして設けられている。

【0078】

なお、図３には、ドラムカートリッジ２０のケース部分４０が、現像カートリッジ３６の下側を囲むように略凹状に現れているが、このケース部分４０における光透過窓５８および５９にそれぞれ対向する両側壁にも、開口部７１および７２が形成されている。

【0079】

そのため、発光部６０、レンズ６５、開口部７１および光透過窓５８と、受光部６１、レンズ６６、開口部７２および光透過窓５９とは、トナー収容室２７を挟んで一直線状に配置され、これによって、発光部６０から発光される指向性の強い光は、レンズ６５、開口部７１および光透過窓５８を介して、トナー収容室２７内を通過し、光透過窓５９、開口部７２およびレンズ６６を介して、受光部６１において受光される。

【0080】

（レーザプリンタの電気的構成）
次に、レーザプリンタ１の電気的構成について図７を用いて説明する。図７は、本発明の第１の実施形態に係るレーザプリンタの制御系の要部構成を示すブロック図である。図７において、このレーザプリンタ１では、ＣＰＵ７９に、ＲＯＭ８０、ＲＡＭ８１、操作パネル部８２、インターフェース８３、メインモータ７８、電磁クラッチ７５、発光部６０および受光部６１の各部がバス８４を介して接続されている。メインモータ７８、及び、電磁クラッチ７５は、ＣＰＵ７９等により制御されている。

【0081】

ＲＯＭ８０には、このレーザプリンタ１において画像を形成するための各種のプログラムや、後述するトナー残量検知プログラム、アジテータ駆動制御プログラムなどが格納されている。ＲＡＭ８１には、各種のプログラムにおいて設定される数値などが一時的に格納される。操作パネル部８２には、このレーザプリンタ１を操作するための入力キーや、各種の設定を表示するためのＬＥＤなどが設けられている。インターフェース８３は、パーソナルコンピュータなどの外部装置との間で送受信されるデータを監視する。本実施形態の操作パネル部８２は、本発明の報知部の一例である。

【0082】

（トナー残量検知制御）
次に、このような制御系において、トナーの残量を検知するための制御について図８を用いて説明する。図８は、本発明の実施形態に係る光センサの受光部から出力される出力信号のタイミングチャートであって、（ａ）は、トナーが全くない状態、かつ、スロー速度の状態、（ｂ）は、トナーが十分にある状態、かつ、スロー速度の状態、（ｃ）は、トナーの残量が少ないと判断される状態、かつ、スロー速度の状態、（ｄ）は、トナーなしと判断される状態、かつ、スロー速度の状態、（ｅ）は、トナーが全くない状態で、かつ、ノーマル速度の状態をそれぞれ示す。トナーの残量検知は、ＲＯＭ８０内に格納されているトナー残量検知プログラムの処理により行なわれる。すなわち、このトナー残量検知プログラムでは、受光部６１によって受光された光量に応じて受光素子から出力される電圧が変化し、受光部６１から出力される電圧の変化を出力信号として認識して、この出力信号のアジテータ２９の所定回転周期あたりの変化からトナーの残量を検知するようにしている。より具体的には、発光部６０から発光された光が、トナー収容室２７内において遮られずに、受光部６１において受光された場合には、受光量が多く、受光部６１から出力される電圧が低くなるので、これを、「ＬＯＷ」レベルの出力信号として認識する。一方、発光部６０から発光された光が、トナー収容室２７内において遮られた場合には、受光量が少なく、受光部６１から出力される電圧が高くなるので、これを、「ＨＩＧＨ」レベルの出力信号として認識する。この出力電圧の変化を検知することで、トナー収容室２７内を通過する光が、残存するトナーによって遮られるか否かを検知することができる。例えば、高い出力電圧を５Ｖとし、低い出力電圧を０Ｖとする。

【0083】

一方、発光部６０から発光された光は、アジテータ２９の回転によって周期的に遮られるので、トナーがない状態では、出力信号は、アジテータ２９の回転に同期して、図８（ａ）に示すように、「ＨＩＧＨ」レベルと「ＬＯＷ」レベルとが、所定の割合において周期的に交互に連続するようになる。一方、トナーが十分にある状態では、発光部６１から発光されトナー収容室２７を通過する光は、トナーによってすべての時間遮られるので、図８（ｂ）に示すように、「ＨＩＧＨ」レベルのみが連続する。これによって、トナーをまだ補給しなくてもよいことを、正確かつ確実に検知することができる。

【0084】

そして、画像形成動作が進むにつれて、トナーの量が少なくなると、アジテータ２９の回転によって、トナー収容室２７内に残存するトナーが押し上げられた時にのみ、発光部６１から発光された光が遮られるので、「ＨＩＧＨ」レベルと「ＬＯＷ」レベルとが、所定の割合において周期的に交互に連続するようになる。この時、押し上げられたトナーの量が多い場合には、より長い時間光が遮られて、図８（ｃ）に示すように、「ＬＯＷ」レベルに対する「ＨＩＧＨ」レベルの割合が長いが、さらに画像形成動作が進み、トナーの量が少なくなると、光が遮られる時間が短くなり、「ＬＯＷ」レベルに対する「ＨＩＧＨ」レベルの割合が短くなる。

【0085】

そのため、このトナー残量検知プログラムでは、図８（ａ）に示すようにアジテータ２９が３回転する期間Ｔ２である所定回転周期における「ＬＯＷ」レベルの期間Ｔ１の割合を算出することで、トナーの残存量を検知するようにしている。より具体的には、図８（ｃ）に示すように、通常の画像形成時における「ＬＯＷ」レベルの割合に対して、その「ＬＯＷ」レベルの割合が２％を超えた時には、トナーの残量が少ないと判断して、操作パネル部８２のＬＥＤに、トナーの残量が少ないことを示す警告を表示し、さらに、図８（ｄ）示すようにその「ＬＯＷ」レベルの割合が１８％を超えた時には、トナーがないと判断して、操作パネル部８２のＬＥＤにトナーがないことを示す警告を表示するとともに、メインモータ７８の駆動を停止するようにしている。

【0086】

したがって、このトナー残量検知プログラムによって、発光部６０と受光部６１とを結ぶ光の遮光時間または透過時間の長短を検知することによって、トナーの残量を正確かつ確実に検知することができる。

【0087】

なお、このトナー残量検知プログラムの処理は、レーザプリンタ１の電源投入時、画像形成動作の開始時および終了時、連続画像形成時の途中など、適宜のタイミングで実行される。

【0088】

そして、たとえば、レーザプリンタ１の高速化を図る場合には、アジテータ２９をノーマル速度で回転させることにより、現像カートリッジ３６内においてトナーを効率よく循環させて、帯電効率のよいトナーをより多く現像ローラ２２に供給する必要があるが、アジテータ２９をノーマル速度で回転させると、トナー収容室２７内においてトナーが舞ってしまい、その舞ったトナーが、発光部６１から発光された光を遮ってしまう場合がある。そのような場合には、トナーの残量が少ない場合にも、この舞っているトナーによる遮光によって、トナー残量の誤検知を生じる。

【0089】

とりわけ、このレーザプリンタ１では、重合トナーが使用されており、その良好な流動性により、アジテータ２９をノーマル速度で回転した時に、スロー速度で回転した時に比べて舞いやすくなっている。

【0090】

そのため、このレーザプリンタ１では、トナーの残量を検知する時には、アジテータ２９をスロー速度で回転させて、トナーがトナー収容室２７内において舞うことを防止して、正確なトナーの残量検知を行なう一方、画像形成時には、アジテータ２９をノーマル速度で回転させて、現像カートリッジ３６内においてトナーを効率よく循環させて、層厚規制ブレード２３による摺擦などにより劣化したトナーの滞留を防止して、トナーの帯電効率を向上させるとともに、より多くのトナーを現像ローラ２２に供給するようにしている。

【0091】

より具体的には、この制御は、ＲＯＭ８０内に格納されているアジテータ駆動制御プログラムの処理により行なわれる。すなわち、アジテータ駆動制御プログラムの処理は、トナー残量検知プログラムの処理と互いに同期して実行され、トナー残量検知プログラムが実行されている間は、電磁クラッチ７５をＯＦＦ状態にしてアジテータ２９をスロー速度で回転させ、トナー残量検知プログラムが実行されていない間は、電磁クラッチ７５をＯＮ状態にしてアジテータ２９をノーマル速度で回転させるようにしている。トナー残量検知プログラムが実行されていない間は、図８（ｅ）に示すような出力信号が出力される。図８（ｅ）は、アジテータ２９がノーマル速度で回転が制御されている時に、トナー収容室２７にトナーが全くない状態で光センサ６２の受光部６１から出力される出力信号のタイミングチャートである。「ＨＩＧＨ」レベルから「ＬＯＷ」レベルになった時点から、「ＬＯＷ」レベルの期間Ｔ３が３回計測された後に「ＨＩＧＨ」レベルから「ＬＯＷ」レベルになった時点までの期間Ｔ４を計測する。期間Ｔ４は、アジテータ２９がノーマル速度で３回転する期間である。アジテータ２９の回転速度は、より具体的には、たとえば、ノーマル速度の場合には、９０．１ｍｉｎ^−１、スロー速度の場合には、４５．５ｍｉｎ^−１であり、ノーマル速度からスロー速度には、１／２程度に減速される。

【0092】

期間Ｔ２から１回転あたりの回転周期が算出されることで、アジテータ２９がスロー速度で制御されている時に１回転する回転周期ＴＰ１が算出される。同様に期間Ｔ４から１回転あたりの回転周期が算出されることで、アジテータ２９がノーマル速度で制御されている時に１回転する回転周期ＴＰ２が算出される。

【0093】

このようなアジテータ駆動制御プログラムの処理によって、アジテータ２９の回転速度を制御することにより、トナーの残量を正確に検知するとともに、良好な画像を形成することを、簡易かつ確実に達成することができ、画像形成速度の高速化に十分に対応することができる。

【0094】

（変速機構の異常検知動作）
変速機構１００の異常検知動作について図９を用いて説明する。図９は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の変速機構の異常検知動作を説明するためのフローチャートである。本異常検知動作の制御を実行するためのプログラムは、ＲＯＭ８０に記憶されている。

【0095】

図９のフローチャートの処理は、レーザプリンタ１の電源が投入されると開始される。ＣＰＵ７９は、レーザプリンタ１に電源が投入され、初期化動作が開始されると（Ｓ１０１）、電磁クラッチ７５をＯＦＦ状態にしてメインモータ７８への通電を開始する。つまり、ＣＰＵ７９は、スロー速度に切り替えるために、電磁クラッチ７５のＯＮ状態とＯＦＦ状態とをＯＦＦ状態に制御して、スロー速度にて現像ローラ２２、及び、アジテータ２９を回転させる（Ｓ１０２）。初期化動作には、定着器温度調整、及び、ガラ回し等がある。

【0096】

次に、アジテータ２９がスロー速度で回転するように制御されている時に、アジテータ２９の回転周期の計測を開始する（Ｓ１０３）。光センサ６２によりアジテータ２９の回転周期ＴＰ１が検出され、検出された回転周期ＴＰ１がＲＡＭ８１に記憶されると、回転周期ＴＰ１の計測を終了する（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）。光センサ６２によりアジテータ２９の回転周期ＴＰ１が検出されるまで、回転周期ＴＰ１の計測が終了していないと判断される（Ｓ１０４：Ｎｏ）。回転周期ＴＰ１の計測が終了した後に（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、初期化動作が終了する（Ｓ１０５）。

【0097】

その後、ＣＰＵ７９は、パーソナルコンピュータ等から送信される画像形成開始指令を受信し、画像形成動作が開始されると（Ｓ１０６）、電磁クラッチ７５をＯＮ状態にして現像ローラ２２、及び、アジテータ２９の速度をノーマル速度に切り替える。つまり、ＣＰＵ７９は、スロー速度からノーマル速度に切り替えるために、電磁クラッチ７５のＯＮ状態とＯＦＦ状態とをＯＮ状態に制御して、ノーマル速度にてアジテータ２９を回転させる（Ｓ１０７）。なお、画像形成動作の開始タイミングは、例えば、フィーダユニット４への給紙開始指示タイミングである。Ｓ１０６で画像形成動作が開始されると、フィーダユニット４から用紙３が給紙され、搬送される用紙３に感光ドラム２１の静電潜像が転写ローラ２６により転写され、定着ユニット１３により熱定着されることにより用紙３に画像が形成され、排紙トレイ３５に用紙３が排紙される。本実施形態のＳ１０２、Ｓ１０７、ＣＰＵ７９は、本発明の制御部の一例である。

【0098】

この画像形成動作が行われている時、つまり、アジテータ２９がノーマル速度で回転するように制御されている時に、アジテータ２９の回転周期ＴＰ２の計測が開始される（Ｓ１０８）。例えば、１枚目の用紙に画像を形成する時で、トナーを攪拌して現像ローラ２２へ供給するためにアジテータ２９を回転させたタイミングに回転周期ＴＰ２の計測が開始される。ＣＰＵ７９は、光センサ６２によりアジテータ２９の回転周期ＴＰ２が検出され、検出された回転周期ＴＰ２がＲＡＭ８１に記憶されると、回転周期ＴＰ２の計測を終了する（Ｓ１０９：Ｙｅｓ）。光センサ６２によりアジテータ２９の回転周期ＴＰ２が検出されるまで、回転周期ＴＰ２の計測が終了していないと判断される（Ｓ１０９：Ｎｏ）。アジテータ２９の回転周期ＴＰ２の計測を終了すると（Ｓ１０９：Ｙｅｓ）、Ｓ１１０の処理に進む。回転周期ＴＰ２の計測の終了は、回転周期ＴＰ２の計測が開始されてからアジテータ２９がノーマル速度で３回転する期間Ｔ４が経過したタイミングである。本実施形態のＳ１０３、Ｓ１０４、Ｓ１０８、Ｓ１０９、光センサ６２、及び、ＣＰＵ７９は、本発明の検出部の一例である。

【0099】

次に、Ｓ１１０では、ＲＡＭ８１に記憶された回転周期ＴＰ１と回転周期ＴＰ２とが一致するか否かが判断される。回転周期ＴＰ１と回転周期ＴＰ２とが一致する場合は、変速機構１００によりアジテータ２９の回転速度を切り替えられなかったと判断する。変速機構１００の異常は、例えば、電磁クラッチ７５のロータコイル１０２Ａとアーマチャ１０２Ｂとの間に異物が混入した場合に、ロータコイル１０２Ａとアーマチャ１０２Ｂとが吸着されていないのにも関わらず、ロータコイル１０２Ａとアーマチャ１０２Ｂとが同期して回転してしまうことにより生じる。このような異常が発生した場合、アジテータ２９の回転速度は、ノーマル速度になり、スロー速度に切り替えられない状態となる。また、変速機構１００の異常は、例えば、電磁クラッチ７５に通電するための信号線が断線されてしまったことにより、ロータコイル１０２Ａとアーマチャ１０２Ｂとが吸着されなくなってしまい生じる。このような異常が発生した場合、アジテータ２９の回転速度は、スロー速度になり、ノーマル速度に切り替えられない状態となる。本実施形態のＳ１１０、及び、ＣＰＵ７９は、本発明の比較判断部の一例である。

【0100】

回転周期ＴＰ１と回転周期ＴＰ２とが一致しない場合は、変速機構１００が正常に動作していると判断する。したがって、回転周期ＴＰ１と回転周期ＴＰ２とが一致するか否かを判断することにより、変速機構１００の異常を検知することができる。回転周期ＴＰ１と回転周期ＴＰ２とが一致しないと判断されると（Ｓ１１０：Ｎｏ）、変速機構１００は正常に動作しているとしてこのフローチャートの処理が終了する。回転周期ＴＰ１と回転周期ＴＰ２とが一致すると判断されると（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ７９は、変速機構１００が異常であると判断して、Ｓ２０１の処理に進む。本実施形態のＣＰＵ７９、及び、Ｓ１１０：Ｙｅｓは、本発明の異常判断部の一例である。

【0101】

Ｓ２０１では、図１０に示す異常処理が開始される。図１０は、本発明の実施形態に係る異常処理の動作を説明するためのフローチャートである。異常処理が開始されると、変速機構１００が異常である旨を操作パネル部８２のＬＥＤに表示される（Ｓ２０２）。次に回転周期ＴＰ１及び回転周期ＴＰ２がスロー速度に対応する回転周期であるか、又は、ノーマル速度に対応する回転周期であるかが判断される（Ｓ２０３）。回転周期ＴＰ１及び回転周期ＴＰ２がスロー速度に対応する回転周期である場合（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）、画像形成の濃度が薄くなる旨を操作パネル部８２のＬＥＤに表示させる（Ｓ２０４）。変速機構１００に異常が発生し、現像ローラ２２とアジテータ２９との回転速度がスロー速度からノーマル速度に切り替えられない場合に、画像形成動作が行われると感光ドラム２１が通常の速度で回転し、現像ローラ２２が通常の速度よりも遅いスロー速度で回転する。現像ローラ２２がノーマル速度で回転しているときに比べて現像ローラがスロー速度で回転しているときの方が、現像ローラ２２から感光ドラム２１に供給されるトナーの量が少なくなる。つまり、トナーの量が少ない分だけ画像形成の濃度が薄くなり、画像形成の品質に影響を与える。したがって、ユーザは、画像形成の品質に影響があることを認識して画像形成動作を行うことができる。

【0102】

次に、ＣＰＵ７９は、画像形成を中止するか否かを判断する（Ｓ２０５）。画像形成を中止するか否かは、ユーザの操作パネル部８２への入力により判断される。画像形成の継続が入力されると（Ｓ２０５：Ｎｏ）、Ｓ２０９に進む。画像形成の継続が入力されることで、画像形成の濃度が薄くなり画像形成の品質に影響があっても、画像形成動作を継続させることができる。画像形成の品質に影響があっても画像形成結果を求めるユーザにとって便利である。Ｓ２０９で画像形成動作が継続されると、この異常処理が終了する。

【0103】

画像形成の中止が入力されると（Ｓ２０５：Ｙｅｓ）、Ｓ２０６に進む。画像形成の濃度が薄くなり画像形成の品質に影響があるので、画像形成の中止が入力されることで、無駄な画像形成が行われてしまうことを防止できる。画像形成の品質を求めるユーザにとって便利である。Ｓ２０６では、画像形成が中止され、この異常処理が終了する。

【0104】

また、回転周期ＴＰ１及び回転周期ＴＰ２がノーマル速度に対応する回転周期である場合（Ｓ２０３：Ｎｏ）、画像形成動作を引き続き行うことが可能である旨を操作パネル部８２のＬＥＤに表示させる（Ｓ２０７）。そして更に、トナーの寿命が短くなる旨を操作パネル部８２のＬＥＤに表示させる（Ｓ２０８）。トナーの寿命は、トナーが攪拌される回数がスロー速度よりもノーマル速度の方が多くなるため、トナーの劣化を抑制する効果が減り、寿命が短くなる。次に、Ｓ２０９で画像形成動作が継続されると、この異常処理（Ｓ２０１）が終了し、図９のフローチャートの処理に戻る。

【0105】

画像形成動作が終了すると（Ｓ１１１）、変速機構１００の異常検知動作のフローチャートの処理が終了する。画像形成動作の終了後は、アジテータ２９の速度をノーマル速度からスロー速度に切り替えてもよい。なお、アジテータ２９の速度をノーマル速度からスロー速度への切り替えは、感光ドラム２１の現像が終了した時以降であればよい。

【0106】

以上より、アジテータ２９の回転周期を検出する専用のセンサを設けることなく、光センサ６２を兼用することで、アジテータ２９の回転周期が検出されるため、部品点数の増加を抑制できる。

【0107】

［第２の実施形態］
第２の実施形態について、図１１、図１２、及び、図１３を用いて説明する。図１１は、本発明の第２の実施形態に係る変速機構の分解斜視図である。図１２、及び、図１３は、本発明の第２の実施形態に係る歯車機構の斜視図である。第２の実施形態は、第１の実施形態における図１に示すレーザプリンタの内部構成、図２に示す現像ユニットの内部構成、図３に示すトナー収容室の内部構成、図６に示す感光ドラム、及び、現像カートリッジの駆動伝達機構、図８に示す光センサの受光部から出力される出力信号、図９に示す変速機構の異常検知動作、図１０に示す異常処理の動作について第１の実施形態と共通する。第１の実施形態と共通する構成については説明を省略する。第２の実施形態に係るレーザプリンタの制御系の要部構成は、図７に示すレーザプリンタの制御系の要部構成において電磁クラッチ７５がソレノイド１０４に置き換えられた構成からなり、その他の構成は共通する。第１の実施形態では、電磁クラッチ７５により変速機構１００を構成したが、第２の実施形態は、図１１に示すように、遊星歯車機構により変速機構１００を構成するとともに、図１２に示すソレノイド１０４により遊星歯車機構の太陽歯車１０５Ａの状態を切り替えるものである。

【0108】

すなわち、遊星歯車機構は、図１１に示すように、太陽歯車１０５Ａ、太陽歯車１０５Ａを旋回中心して太陽歯車１０５Ａと噛み合いながら旋回、かつ、回転可能な遊星歯車１０５Ｂ、各遊星歯車１０５Ｂを旋回、かつ、回転可能に支持するとともに、メインモータ７８から駆動力を受けて回転するキャリア歯車１０５Ｃ、及び太陽歯車１０５Ａと同軸上に回転可能に配設されて遊星歯車１０５Ｂと噛み合う内歯車１０５Ｄ等から構成されている。

【0109】

また、太陽歯車１０５Ａと一体的に回転する回転軸１０５Ｅには、第１出力歯車１０５Ｆ及びソレノイド１０４と協働して太陽歯車１０５Ａの回転を許容する場合と規制する場合とを切り替えるためのラチェット歯車１０５Ｇが設けられている。

【0110】

そして、ソレノイド１０４に通電されてＯＮ状態となると、図１２に示すように、ラチェット歯車１０５Ｇに係止爪１０５Ｈが係合して太陽歯車１０５Ａの回転が規制され、ソレノイド１０４への通電が遮断されてＯＦＦ状態となると、図１３に示すように、ラチェット歯車１０５Ｇと係止爪１０５Ｈとの係合が解除されて太陽歯車１０５Ａが自由に回転可能となる。

【0111】

また、内歯車１０５Ｄには、内歯車１０５Ｄと一体的に回転して歯車９５と噛み合う第２出力歯車１０５Ｊが設けられている。一方、第１出力歯車１０５Ｆは、ワンウェイクラッチ１０１を内蔵した２段歯車１０６の大径部１０６Ａに噛み合っており、この２段歯車１０６の小径部１０６Ｂは、中間歯車１０７を介して歯車９５と噛み合っている。

【0112】

そして、太陽歯車１０５Ａの回転が規制された状態でキャリア歯車１０５Ｃがメインモータ７８からの駆動力を受けて回転すると、その駆動力はノーマル速度とするまで減速されて内歯車１０５Ｄに伝達された後、歯車９５に伝達される。

【0113】

なお、このとき、歯車９５の駆動力は、中間歯車１０７を介して２段歯車１０６の小径部１０６Ｂに伝達されるものの、２段歯車１０６に内蔵されたワンウェイクラッチ１０１により、第１出力歯車１０５Ｆ側への伝達が遮断される。

【0114】

一方、太陽歯車１０５Ａが回転可能とした状態でキャリア歯車１０５Ｃがメインモータ７８からの駆動力を受けて回転すると、第２出力歯車１０５の回転の向きと第１出力歯車１０５Ｆの回転の向きとが逆向きであることから、キャリア歯車１０５Ｃの回転に連動して第１出力歯車１０５Ｆが回転し、その駆動力は、図１３に示すように、２段歯車１０６及び中間歯車１０７を介してスロー速度とするまで減速されて歯車９５に伝達される。

【0115】

なお、スロー速度とノーマル速度との切替タイミング、つまりソレノイド１０４のＯＮ／ＯＦＦ切替タイミングは、ＣＰＵ７９により第１実施形態と同じタイミングで制御される。

【0116】

このような構成を用いて第１の実施形態と同様に図９に示す変速機構１００の異常検知動作が行われる。第２の実施形態において、変速機構１００の速度が切り替えられない異常は、例えば、係止爪１０５Ｈが破損してしまい、ラチェット歯車１０５Ｇと係止爪１０５Ｈとの係合が解除されて太陽歯車１０５Ａが自由に回転可能となることにより生じる。このような異常が発生した場合、アジテータ２９の回転速度は、スロー速度となり、ノーマル速度に切り替えられない状態となる。また、例えば、ソレノイド１０４に通電するための信号線が断線されてしまったために、ソレノイド１０４がＯＦＦ状態となり、ラチェット歯車１０５Ｇと係止爪１０５Ｈとの係合が解除されて太陽歯車１０５Ａが自由に回転可能となってしまうことにより生じる。従って、このような異常が発生した場合、アジテータ２９の回転速度は、スロー速度となり、ノーマル速度に切り替えられない状態となる。

【0117】

［変形例］
本発明は、本実施形態に限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。以下にその変形の一例を述べる。

【0118】

本実施形態では、本発明にかかる第２速度としてスロー速度を用いた場合について説明したが、本発明にかかる第２速度は、アジテータ２９の回転が停止される速度を用いてもよい。

【符号の説明】

【0119】

１ レーザプリンタ
３ 用紙
２７ トナー収容室
２８ 回転軸
２９ アジテータ
３６ 現像カートリッジ
５８ 光透過窓
５９ 光透過窓
６０ 発光部
６１ 受光部
６２ 光センサ
７５ 電磁クラッチ
７８ メインモータ
７９ ＣＰＵ
８０ ＲＯＭ
８１ ＲＡＭ
１００ 変速機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】