JP2007079121A - 現像カートリッジ、像担持体カートリッジ、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 各カートリッジ毎の有無について検出する。
【解決手段】 ドラムカートリッジ２６には、現像カートリッジ２８のトナー残量検知用の窓部３８に対応する位置にセンサ光が通過可能な貫通孔８３が設けられている。さらにドラムカートリッジ２６には、現像カートリッジ２８が離脱された状態では貫通孔８３を閉塞することでセンサ光を遮断し、現像カートリッジ２８が装着された状態では貫通孔８３を開放してセンサ光を通過させる遮断部材８４が設けられている。このため、本体フレーム２内にドラムカートリッジ２６のみが装着されているのか、あるいはドラムカートリッジ２６及び現像カートリッジ２８の両方が装着されているのかをセンサ光の受光量に基づいて判別することが可能となる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、現像カートリッジ、像担持体カートリッジ、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。

従来より、電子写真方式の画像形成装置として、現像剤としてのトナーを収容した現像カートリッジが装置本体に対して着脱可能に設けられたものが知られている。このような画像形成装置では、一般に、現像カートリッジの有無を検出するための検知手段が設けられており、現像カートリッジが装着されていないことが検知された場合にはその旨を表示するなどして、現像カートリッジが未装着の状態で印字動作に入るのを防ぐようにしている。例えば特許文献１に記載されたものでは、トナーの残量を検出するための光学式のセンサ（トナーエンプティセンサ）を用いて、現像カートリッジの有無を検出する構成となっている。

一方、画像形成装置として、像担持体としての感光体を備えた感光体カートリッジと、この感光体カートリッジに対して着脱可能な現像カートリッジとからなるプロセスカートリッジが装置本体に対して着脱可能に設けられたものが知られている（例えば特許文献２参照）。このものでは、感光体カートリッジ及び現像カートリッジが互いに分離されているために各カートリッジを互いに別々の時期に交換することができ、コスト面で有利であるという特徴がある。
特開平５−３５０９７号公報 特開２００３−８４６４５公報

しかしながら、上記の特許文献２に開示された構成の場合、単に特許文献１に開示された構成を採用しただけでは、感光体カートリッジの有無については検出できないという問題があった。即ち、装置本体に現像カートリッジが装着されていない場合には、両方のカートリッジが未装着の状態なのか、感光体カートリッジが正常に装着されていて現像カートリッジのみが未装着の状態なのかを判別できず、従って、いずれのカートリッジが未装着であるのかについての詳細な情報を表示することもできなかった。

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、その目的は、各カートリッジ毎の有無について検出することが可能な現像カートリッジ、像担持体カートリッジ、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供するところにある。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明に係るプロセスカートリッジは、画像形成装置本体に対して着脱可能で、静電潜像が担持される像担持体を有した像担持体カートリッジと、前記像担持体カートリッジに対して着脱可能で、現像剤を収容する現像剤収容部と前記像担持体に形成される静電潜像に現像剤を供給して現像を行う現像剤担持体とを有した現像カートリッジと、を備えて構成されたプロセスカートリッジであって、前記像担持体カートリッジは、前記画像形成装置本体に設けられた検知手段から出射されるセンサ光を遮断する遮断位置と前記センサ光を通過させる開放位置とに変位可能であるとともに、前記現像カートリッジが離脱された状態において前記遮断位置に位置し、前記現像カートリッジが装着された状態において前記開放位置に位置する遮断部材を、有しているところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記現像カートリッジは、前記像担持体カートリッジに装着されたときに前記遮断位置にある前記遮断部材を押圧して前記開放位置へと変位させる押圧部を備えているところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記像担持体カートリッジは、前記センサ光が通過可能な貫通孔を有しており、前記遮断部材は、前記貫通孔を閉塞する前記遮断位置と前記貫通孔を開放する前記開放位置との間で軸周りに回動可能に支持されているところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記遮断部材を前記開放位置側から前記遮断位置側へと付勢する付勢手段を備えているところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のものにおいて、前記現像剤収容部には、前記現像剤を撹拌する撹拌手段と、前記検知手段のセンサ光が透過される前記現像剤の残量検出用の窓部と、が設けられているところに特徴を有する。

請求項６の発明に係る画像形成装置は、請求項１から請求項５のいずれかに記載のプロセスカートリッジを備えたところに特徴を有する。

請求項７の発明に係る画像形成装置は、画像形成装置本体に対して着脱可能で、静電潜像が担持される像担持体を有した像担持体カートリッジと、前記像担持体カートリッジに対して着脱可能で、現像剤を収容する現像剤収容部と前記現像剤収容部内の現像剤を撹拌する撹拌手段と前記現像剤収容部の外壁に設けられた現像剤の残量検出用の窓部と前記像担持体に形成される静電潜像に現像剤を供給して現像を行う現像剤担持体とを有した現像カートリッジと、前記画像形成装置本体に設けられ、前記撹拌手段へ駆動力を付与可能な駆動手段と、前記画像形成装置本体に設けられ、前記窓部へセンサ光を出射し、その窓部を透過したセンサ光を受光する検知手段と、前記像担持体カートリッジに設けられ、前記検知手段より出射されるセンサ光を遮断する遮断位置と前記センサ光を通過させる開放位置とに変位可能であるとともに、前記現像カートリッジが離脱された状態において前記遮断位置に位置し、前記現像カートリッジが装着された状態において前記開放位置に位置する遮断部材と、前記駆動手段を駆動させたときの前記検知手段における前記センサ光の受光量が、高レベルで一定のときに前記像担持体カートリッジ及び前記現像カートリッジの両方が前記画像形成装置本体に装着されていないと判定し、低レベルで一定のときに前記像担持体カートリッジが装着され前記現像カートリッジが装着されていないと判定し、高レベルから低レベルまでの間で変動するときに前記像担持体カートリッジ及び前記現像カートリッジの両方が装着されていると判定する装着状態判定手段と、を備えているところに特徴を有する。

請求項８の発明に係る像担持体カートリッジは、画像形成装置本体に対して着脱可能で、静電潜像が担持される像担持体を有した像担持体カートリッジであって、現像剤を収容する現像剤収容部と前記像担持体に形成される静電潜像に現像剤を供給して現像を行う現像剤担持体とを有した現像カートリッジが着脱可能なものにおいて、前記画像形成装置本体に設けられた検知手段から出射されるセンサ光を遮断する遮断位置と前記センサ光を通過させる開放位置とに変位可能であるとともに、前記現像カートリッジが離脱された状態において前記遮断位置に位置し、前記現像カートリッジが装着された状態において前記開放位置に位置する遮断部材が設けられているところに特徴を有する。

請求項９の発明は、請求項８に記載のものにおいて、前記センサ光が通過可能な貫通孔を有するとともに、前記遮断部材は、前記貫通孔を閉塞する前記遮断位置と前記貫通孔を開放する前記開放位置との間で軸周りに回動可能に支持されているところに特徴を有する。

請求項１０の発明は、請求項８または請求項９に記載のものにおいて、前記遮断部材を前記開放位置側から前記遮断位置側へと付勢する付勢手段を備えているところに特徴を有する。

請求項１１の発明に係る現像カートリッジは、画像形成装置本体に対して着脱可能でかつ静電潜像が担持される像担持体を有した像担持体カートリッジに対して着脱可能で、現像剤を収容する現像剤収容部と前記像担持体に形成される静電潜像に現像剤を供給して現像を行う現像剤担持体とを有した現像カートリッジであって、前記像担持体カートリッジへの装着時に、前記像担持体カートリッジに設けられた遮断部材を押圧して、前記遮断部材を前記画像形成装置本体に設けられた検知手段より出射されるセンサ光を遮断する遮断位置から前記センサ光を通過させる開放位置へと変位させる押圧部を備えているところに特徴を有する。

請求項１２の発明は、請求項１１に記載のものにおいて、前記現像剤収容部には、前記現像剤を撹拌する撹拌手段と、前記検知手段のセンサ光が透過される前記現像剤の残量検出用の窓部と、が設けられているところに特徴を有する。

＜請求項１、請求項６、請求項８及び請求項１１の発明＞
像担持体カートリッジから現像カートリッジが離脱された状態では遮断部材によって検知手段のセンサ光が遮断され、像担持体カートリッジに現像カートリッジが装着された状態ではセンサ光が通過する。このため、画像形成装置本体に像担持体カートリッジのみが装着されているのか、あるいは像担持体カートリッジ及び現像カートリッジの両方が装着されているのかをセンサ光の受光量に基づいて判別することが可能となる。

＜請求項２の発明＞
現像カートリッジが像担持体カートリッジに装着されたときに、遮断部材が現像カートリッジに設けられた押圧部によって開放位置へと変位される。これにより、遮断部材を現像カートリッジの着脱に合わせて変位させるための構成を簡易な構成で実現することができる。

＜請求項３及び請求項９の発明＞
遮断部材が軸周りに回動することで、センサ光を通過させる貫通孔を閉塞する遮断位置と前記貫通孔を開放する開放位置との間で変位する。これにより、遮断部材の構成を簡素化することができる。

＜請求項４及び請求項１０の発明＞
遮断部材が付勢手段により開放位置側から遮断位置側へと付勢されているため、現像カートリッジを像担持体カートリッジから離脱した際に、遮断部材が素早く、確実に遮断位置へと変位する。

＜請求項５及び請求項１２の発明＞
現像剤収容部には、現像剤を撹拌する撹拌手段と残量検出用の窓部とが設けられているため、センサ光の受光量に基づいて現像カートリッジ及び像担持体カートリッジの有無をそれぞれ検出することができる。即ち、センサ光の受光量は、両カートリッジが装置本体に装着されていない状態では高レベルで一定になり、像担持体カートリッジのみが装置本体に装着された状態ではセンサ光が遮断部材により遮断されることによって低レベルで一定になり、両カートリッジがともに装置本体に装着された状態では撹拌手段により現像剤を撹拌する動作に伴って高レベルと低レベルとの間で変動するため、これに基づいて現像カートリッジ及び像担持体カートリッジの有無をそれぞれ検知することができる。また、現像剤の残量検知用の窓部を現像カートリッジ及び像担持体カートリッジの有無検知に用いることで部品点数を低減できる。

＜請求項７の発明＞
撹拌手段へ駆動力を付与可能な駆動手段を駆動させたときのセンサ光の受光量が、高レベルで一定のときに像担持体カートリッジ及び現像カートリッジの両方が画像形成装置本体に装着されていないと判定し、低レベルで一定のときに現像カートリッジのみが装着されていないと判定し、高レベルから低レベルまでの間で変動するときに両カートリッジが装着されていると判定する。これにより、各カートリッジ毎の装着状態を検出することができる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１から図１３を参照しつつ説明する。

１．画像形成装置の全体構成
図１は、本発明の画像形成装置としてのレーザプリンタ１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、画像形成装置本体としての本体フレーム２内に、用紙３を給紙するためのフィーダ部４や、給紙された用紙３に画像を形成するための画像形成部５などを備えている。なお、以下の説明においては、図１の右側を前方とする。

（１）フィーダ部
フィーダ部４は、本体フレーム２内の底部に、着脱可能に装着される給紙トレイ６と、給紙トレイ６内に設けられた用紙押圧板７と、給紙トレイ６の前端部上方に設けられる給紙ローラ８および分離パッド９と、給紙ローラ８に対し用紙３の搬送方向の下流側に設けられる紙粉取りローラ１０，１１と、紙粉取りローラ１０，１１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１２とを備えている。

用紙押圧板７は、用紙３を積層状にスタック可能とされ、給紙ローラ８に対して遠い方の端部（後端部）において揺動可能に支持されることによって、近い方の端部（前端部）が上下方向に移動可能とされている。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７は、用紙３の積層量が増えるに従って、給紙ローラ８に対して後端部を支点として、ばねの付勢力に抗して下向きに揺動される。給紙ローラ８および分離パッド９は、互いに対向状に配設され、分離パッド９の裏側に設けられるばね１３によって、分離パッド９が給紙ローラ８に向かって押圧されている。

用紙押圧板７上の最上位にある用紙３は、用紙押圧板７の裏側から図示しないばねによって給紙ローラ８に向かって押圧され、その給紙ローラ８の回転によって給紙ローラ８と分離パッド９とで挟まれた後、１枚毎に給紙される。

給紙された用紙３は、紙粉取りローラ１０，１１によって、紙粉が取り除かれた後、レジストローラ１２に送られる。レジストローラ１２は、１対のローラからなり、用紙３をレジスト後に、画像形成位置に送るようにしている。なお、画像形成位置は、用紙３に感光ドラム２７上のトナー像を転写する転写位置であって、本実施形態では、感光ドラム２７と転写ローラ３０との接触位置とされる。

なお、このフィーダ部４は、さらに、マルチパーパストレイ１４と、マルチパーパストレイ１４上に積層される用紙３を給紙するためのマルチパーパス側給紙ローラ１５およびマルチパーパス側分離パッド２５とを備えている。マルチパーパス側給紙ローラ１５およびマルチパーパス側分離パッド２５は、互いに対向状に配設され、マルチパーパス側分離パッド２５の裏側に設けられるばね２５ａによって、マルチパーパス側分離パッド２５がマルチパーパス側給紙ローラ１５に向かって押圧されている。
マルチパーパストレイ１４上に積層される用紙３は、マルチパーパス側給紙ローラ１５の回転によってマルチパーパス側給紙ローラ１５とマルチパーパス側分離パッド２５とで挟まれた後、１枚毎に給紙される。

（２）画像形成部
画像形成部５は、スキャナ部１６、プロセスカートリッジ１７および定着部１８を備えている。

（ａ）スキャナ部
スキャナ部１６は、本体フレーム２内の上部に設けられ、レーザ発光部（図示せず。）、回転駆動されるポリゴンミラー１９、レンズ２０，２１、反射鏡２２，２３，２４を備えている。レーザ発光部からの発光される画像データに基づくレーザビームは、鎖線で示すように、ポリゴンミラー１９、レンズ２０、反射鏡２２，２３、レンズ２１、反射鏡２４の順に通過あるいは反射して、プロセスカートリッジ１７の感光ドラム２７の表面上に高速走査にて照射される。

（ｂ）プロセスカートリッジ
プロセスカートリッジ１７は、スキャナ部１６の下方に設けられる。このプロセスカートリッジ１７は、本体フレーム２に対して着脱自在に装着される感光体カートリッジとしてのドラムカートリッジ２６（本発明の「像担持体カートリッジ」に相当）と、ドラムカートリッジ２６に収容される現像剤カートリッジとしての現像カートリッジ２８とを備えている。なお、本体フレーム２の前面には、図１に示すように、下端部側を中心軸として開閉可能な前面カバー２ａが設けられており、プロセスカートリッジ１７はこの前面カバー２ａを開けて本体フレーム２内に着脱可能に収容される。

現像カートリッジ２８は、ドラムカートリッジ２６に対して着脱自在に収容されており、現像剤担持体としての現像ローラ３１、層厚規制ブレード３２、供給ローラ３３、現像剤収容部としてのトナー収容部３４を備えている。

トナー収容部３４内には、現像剤として、正帯電性の非磁性１成分のトナーが充填されている。このトナーとしては、重合性単量体、たとえば、スチレンなどのスチレン系単量体や、アクリル酸、アルキル（Ｃ１〜Ｃ４）アクリレート、アルキル（Ｃ１〜Ｃ４）メタアクリレートなどのアクリル系単量体を、懸濁重合などの公知の重合方法によって共重合させることにより得られる重合トナーが使用されている。このような重合トナーは、略球状をなし、流動性が極めて良好であり、高画質の画像形成を達成することができる。
なお、このようなトナーには、カーボンブラックなどの着色剤やワックスなどが配合されるとともに、流動性を向上させるために、シリカなどの外添剤が添加されている。その粒子径は、約６〜１０μｍ程度である。

そして、トナー収容部３４内のトナーは、トナー収容部３４の中心に設けられる回転軸３５に支持されるアジテータ３６（本発明の「撹拌手段」に相当）により攪拌されて、トナー収容部３４の後側部に開口されたトナー供給口３７から放出される。また、このアジテータ３６は、メインモータ６６（図２参照）からの動力の入力により、矢印方向（時計方向）に回転駆動される。なお、トナー収容部３４の両側壁（図１で紙面奥行き方向における両側壁）には、トナーの残量検知用の窓部３８が設けられており、回転軸３５に支持されたワイパ３９によって清掃される。

トナー供給口３７の後方位置には、供給ローラ３３が回転可能に設けられており、また、この供給ローラ３３に対向して、現像ローラ３１が回転可能に設けられている。これら供給ローラ３３と現像ローラ３１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。

供給ローラ３３は、金属製のローラ軸に、導電性の発泡材料からなるローラが被覆されている。この供給ローラ３３は、メインモータ６６からの動力の入力により、矢印方向（反時計方向）に回転駆動される。

また、現像ローラ３１は、金属製のローラ軸３１ａに、導電性のゴム材料からなるローラが被覆されている。より具体的には、現像ローラ３１のローラは、カーボン微粒子などを含む導電性のウレタンゴムまたはシリコーンゴムからなるローラ本体の表面に、フッ素が含有されているウレタンゴムまたはシリコーンゴムのコート層が被覆されている。なお、本体フレーム２内には、プロセスカートリッジ１７の下方にバイアス印加回路（図示せず）等が実装された高電圧電源回路基板５２が設けられており、現像ローラ３１には、現像時に、このバイアス印加回路により現像バイアス電圧が印加される。また、この現像ローラ３１は、メインモータ６６からの動力の入力により、矢印方向（反時計方向）に回転駆動される。

また、現像ローラ３１の近傍には、層厚規制ブレード３２が設けられている。この層厚規制ブレード３２は、金属の板ばね材からなるブレード本体の先端部に、絶縁性のシリコーンゴムからなる断面半円形状の押圧部４０を備えている。層厚規制ブレード３２は、現像ローラ３１の近くにおいて現像カートリッジ２８に支持されて、押圧部４０がブレード本体の弾性力によって現像ローラ３１上に圧接されている。

そして、トナー供給口３７から放出されるトナーは、供給ローラ３３の回転により、現像ローラ３１に供給され、この時、供給ローラ３３と現像ローラ３１との間で正に摩擦帯電される。さらに、現像ローラ３１上に供給されたトナーは、現像ローラ３１の回転に伴って、層厚規制ブレード３２の押圧部４０と現像ローラ３１との間に進入し、一定厚さの薄層として現像ローラ３１上に担持される。

ドラムカートリッジ２６は、カートリッジフレーム５１と、そのカートリッジフレーム５１内に設けられる感光ドラム２７（本発明の「像担持体」に相当）、スコロトロン型帯電器２９、転写ローラ３０およびクリーニングブラシ６４とを備えている。なお、カートリッジフレーム５１の構造については後に詳述する。

感光ドラム２７は、現像ローラ３１の後方において、その現像ローラ３１と対向配置され、ドラムカートリッジ２６により回転可能に支持されている。この感光ドラム２７は、筒状のドラム本体と、ドラム本体を支持し、そのドラム本体の軸心に設けられる金属製のドラム軸２７ａとを備えている。ドラム本体は、アルミニウム製の素管からなり、その表面には、ポリカーボネートなどから構成される正帯電性の感光層が形成されている。また、この感光ドラム２７は、メインモータ６６からの動力の入力により、矢印方向（時計方向）に回転駆動される。

スコロトロン型帯電器２９は、感光ドラム２７の上方に、感光ドラム２７に接触しないように所定間隔を隔てて対向配置され、ドラムカートリッジ２６に支持されている。このスコロトロン型帯電器２９は、タングステンなどの帯電ワイヤ２９ａ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、その帯電ワイヤ２９ａ及び感光ドラム２７間にグリッド２９ｂを備え、感光ドラム２７の表面を一様に正極性に帯電させる。また、帯電ワイヤ２９ａには前述のバイアス印加回路から帯電バイアス電圧が印加される。

そして、感光ドラム２７の表面は、その感光ドラム２７の回転に伴って、まず、スコロトロン型帯電器２９により一様に正帯電された後、スキャナ部１６からのレーザビームの高速走査により露光され、画像データに基づく静電潜像が形成される。

次いで、現像ローラ３１の回転により、現像ローラ３１の表面上に担持されかつ正極性に帯電されているトナーが、感光ドラム２７に対向して接触するときに、感光ドラム２７の表面上に形成された上記静電潜像に供給され、選択的に担持されることで可視化され現像が達成される。

転写ローラ３０は、感光ドラム２７の下方において、この感光ドラム２７に対向配置され、ドラムカートリッジ２６により回転可能に支持されている。この転写ローラ３０は、金属製のローラ軸３０ａに、導電性のゴム材料からなるローラが被覆されており、転写時には、前述のバイアス印加回路から転写バイアスが印加される。また、この転写ローラ３０は、メインモータ６６からの動力の入力により、矢印方向（反時計方向、図１参照）に回転駆動される。

クリーニングブラシ６４は、感光ドラム２７のドラム本体と対向接触するように設けられている。クリーニングブラシ６４は、導電性部材から構成されており、バイアス印加回路からクリーニングバイアス電圧が印加され、感光ドラム２７に付着する負極性に帯電した紙粉を電気的に吸引して除去する役割を果たす。

（ｃ）定着部
定着部１８は、図１に示すように、プロセスカートリッジ１７の後方下流側に設けられ、加熱ローラ４１、加熱ローラ４１を押圧する押圧ローラ４２、および、これら加熱ローラ４１および押圧ローラ４２の下流側に設けられる１対の搬送ローラ４３を備えている。加熱ローラ４１は、金属製で加熱のためのハロゲンランプを備えており、メインモータ６６からの動力の入力により、矢印方向（時計方向）に回転駆動される。また、押圧ローラ４２は、この加熱ローラ４１を押圧した状態で、この加熱ローラ４１に従動して矢印方向（反時計方向）に回転される。そして、定着部１８では、プロセスカートリッジ１７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４１と押圧ローラ４２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４３によって、排紙パス４４に搬送するようにしている。排紙パス４４に送られた用紙３は、排紙ローラ４５に送られて、その排紙ローラ４５によって排紙トレイ４６上に排紙される。

なお、このレーザプリンタ１には、用紙３の両面に画像を形成するために、反転搬送部４７が設けられている。この反転搬送部４７は、排紙ローラ４５と、反転搬送パス４８と、フラッパ４９と、複数の反転搬送ローラ５０とを備えている。

２．レーザプリンタ全体の電気的構成
次に、本実施形態に係るレーザプリンタ１の電気的構成について説明する。図２は、レーザプリンタ１の電気的構成を概念的に示すブロック図である。

レーザプリンタ１は、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３及びＡＳＩＣからなる制御部６５によって各部を制御する制御装置６０が構成されている。さらに、制御部６５と電気的に接続される形態にて、メインモータ６６、主電源スイッチ（図示せず）やユーザが操作可能な各種キーからなる操作部６７、液晶パネルなどからなる表示部６８、各種センサなどからなる検出部６９等が設けられ、これらにより制御系が構成されている。

ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３は、ＣＰＵ６１に接続されており、ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に記憶された処理手順に従って、その処理結果をＲＡＭ６３に記憶させながら、制御部６５を介して各構成要素を制御する。なお、ＣＰＵ６１は、本発明の「装着状態判定手段」に相当する。

メインモータ６６（本発明の「駆動手段」に相当）は、上記した現像ローラ３１、アジテータ３６、感光ドラム２７、転写ローラ３０、加熱ローラ４１、レジストローラ１２等を同期させつつ回転させるモータである。ＣＰＵ６１は、予めＲＯＭ６２に格納されたプログラムに基づいて、メインモータ６６の駆動制御を行う。

また、制御部６５は、ＣＰＵ６１からの指令に従い画像形成部５を制御する。具体的には、スキャナ部１６を構成する各部により感光ドラム２７表面を露光する露光制御を行ったり、感光ドラム２７から用紙３にトナーを転写する際の転写バイアスの制御等を行う。

また、制御装置６０には、パーソナルコンピュータなどの外部機器と接続するためのネットワークインターフェイス（ネットワークＩ／Ｆ）７０が設けられている。ＣＰＵ６１は、上述のように各部の駆動制御を行うことにより、ネットワークインターフェイス７０を介して入力される画像データに基づく画像を、用紙３（記録面）上に形成する処理を行う。

検出部６９は、カバー開閉検知部７２、トナー残量検知部７３等を備えて構成されている。カバー開閉検知部７２は、対向して配置された投光素子及び受光素子（図示せず）を備えており、投光素子から受光素子へ出射される光線が前面カバー２ａの一部により遮光されるかどうかで、前面カバー２ａの開閉状態に応じた信号を出力するようになっている。また、トナー残量検知部７３（本発明の「検出手段」に相当）は、本体フレーム２内においてプロセスカートリッジ１７を左右両側から挟むように対向して配置された投光素子７３ａ及び受光素子７３ｂ（図３参照）を備えており、投光素子７３ａから受光素子７３ｂへ向けてセンサ光を出射するとともに、受光素子７３ｂの受光量に応じた電圧を出力するようになっている。

３．遮断部材及びその周辺部位の構成
次にドラムカートリッジ２６に設けられた遮断部材８４とその周辺部位の構成について説明する。図３は、ドラムカートリッジ２６の斜視図、図４は、ドラムカートリッジ２６に現像カートリッジ２８を装着する前の状態を示す側面図（図１と反対側から見た側面図）、図５は、遮断部材８４が遮断位置にある状態を示す部分拡大斜視図、図６は、遮断部材８４が開放位置にある状態を示す部分拡大斜視図、図７は、遮断部材８４が遮断位置にある状態を示す部分拡大側面図、図８は、遮断部材８４が遮断位置から開放位置に変位する過程を示す部分拡大側面図、図９は、遮断部材８４が開放位置にある状態を示す部分拡大側面図、図１０は、現像カートリッジ２８をドラムカートリッジ２６に装着した状態を示す斜視図、図１１は、その側面図である。

ドラムカートリッジ２６のカートリッジフレーム５１は、図３及び図４に示すように、感光ドラム２７及び転写ローラ３０を収容するドラム収容部７５と、現像カートリッジ２８を収容するカートリッジ収容部７６とを一体的に備えている。カートリッジ収容部７６は、カートリッジフレーム５１の底板７７と、その底板７７の幅方向両側から屈曲して立ち上がる両側板７８とにより、上方が開放される断面略コ字状に形成されている。底板７７は、前側部分が、現像カートリッジ２８の形状に沿うように湾曲状に形成されている。両側板７８には、現像カートリッジ２８の筐体から幅方向外側に突出される現像ローラ３１のローラ軸３１ａを受け入れるカートリッジ装着溝８０が前向きに開口して形成されている。また、両側板７８には、カートリッジ装着溝８０の下縁部から略弧状をなしたガイド縁部８１が連なって形成されている。現像カートリッジ２８は、ローラ軸３１ａがガイド縁部８１に沿ってカートリッジ装着溝８０側へ滑ることで正規の装着位置に案内され、ローラ軸３１ａがカートリッジ装着溝８０内に嵌合することで位置決めされる。そして、この状態において、現像ローラ３１と感光ドラム２７とが対向して互いに接触される。

カートリッジフレーム５１の両側板７８には、それぞれ現像カートリッジ２８の窓部３８と対応する位置に円形の貫通孔８３が設けられている。そして、ドラムカートリッジ２６及び現像カートリッジ２８が本体フレーム２内に装着された状態では、前述したトナー残量検知部７３における投光素子７３ａから受光素子７３ｂへ出射されるセンサ光の光路（図３の二点鎖線参照）上に、ドラムカートリッジ２６の一対の貫通孔８３と、現像カートリッジ２８の一対の窓部３８とが並ぶように配置されている。

さらに、正面からみて右側の側板７８には、図５及び図７に示すように、貫通孔８３を閉塞可能な遮断部材８４が取り付けられている。遮断部材８４は、略正方形の遮光板８４ａと、遮光板８４ａの一角部から遮光板８４ａに対して垂直に突出された略円柱状の取付軸８４ｂとを備えている。取付軸８４ｂは、側板７８における貫通孔８３の斜め前上方に設けられた挿通孔８５に挿通されるとともに、側板７８の内側に沿うように設けられた支持板８６に形成された取付孔（図示せず）に左右方向に沿って嵌合されており、これにより遮断部材８４が取付軸８４ｂ周りに回動可能に支持されている。また、遮断部材８４は、図５及び図７に示すように、遮光板８４ａが貫通孔８３を閉塞する（即ちセンサ光を遮断する）遮断位置と、図６及び図９に示すように、この遮断位置から約９０度上側に回動して、遮光板８４ａが貫通孔８３を開放する（即ちセンサ光を通過させる）開放位置とに変位可能となっている。さらに、図７に示すように、取付軸８４ｂの外周にはバネ８７（本発明の「付勢手段」に相当）が取り付けられており、このバネ８７によって遮断部材８４が開放位置から遮断位置側（図示時計回り方向）に付勢されている。なお、バネ８７は、説明の都合上、図７以外の図面においては省略されている。そして、カートリッジ収容部７６に現像カートリッジ２８が装着されていない状態では、遮断部材８４は、遮光板８４ａが側板７８の外面に突設されたストッパ８８に当接することで遮断位置に保持される。また、取付軸８４ｂには、その先端部が断面略Ｄ字状に切り欠かれることで、平坦な案内面８９が形成されている。

一方、現像カートリッジ２８の筐体には、正面からみて右側の側面に、図４に示すように、窓部３８の前側に押圧部９０が突出して形成されている。この押圧部９０は、窓部３８側に略垂直方向に延びた平坦な後壁９０ａを備えている。

現像カートリッジ２８をドラムカートリッジ２６に対して装着していない状態では、図５及び図７に示すように、遮断部材８４がバネ８７の付勢により遮断位置にあり、遮光板８４ａによって貫通孔８３が閉塞されている。また、このとき、取付軸８４ｂの案内面８９は、上方向きにほぼ水平になっている。

この状態から、図４に示すように、現像カートリッジ２８のローラ軸３１ａをガイド縁部８１に載せて、カートリッジ装着溝８０へ向けて滑らせると、現像カートリッジ２８は、後端下がりに若干傾いた姿勢から後方の正規の装着位置に接近するにつれ、徐々に本来の姿勢に向けて図示半時計回り方向に傾動する。この過程において、押圧部９０における後壁９０ａの下端部（角部）が取付軸８４ｂの案内面８９における中心軸よりもやや前方寄り位置に当接して、案内面８９を下方へ押圧する。これにより、図８に示すように、遮断部材８４が、バネ８７の付勢力に抗して、取付軸８４ｂを中心に図示反時計回り方向に回動する。

そして、図１０及び図１１に示すように、現像カートリッジ２８が正規の装着位置に至ると、図９に示すように、案内面８９が押圧部９０の後壁９０ａに対し面当たり状に当接して係合した状態となり、これにより、遮断部材８４が開放位置に保持され、貫通孔８３が開放された状態となる。

４．トナー残量検知及びカートリッジ装着状態の検知
次にトナー残量検知部７３を用いたトナー残量検知及びカートリッジ装着状態の検知処理について説明する。

前述のようにトナー残量検知部７３が有する受光素子７３ｂは、受光した光量に応じて出力電圧が変化する。図１２はこの出力電圧の変化の一例を示したグラフである。受光素子７３ｂによる出力電圧Ｖは、受光量が最小のときには電圧Ｖｈに近い値をとり、受光量が最大のときにはほぼ０Ｖに近い値となる。そして、出力電圧Ｖは、この範囲で受光量に応じて値が変化する。ドラムカートリッジ２６及び現像カートリッジ２８が正常に本体フレーム２に装着された状態において、アジテータ３６が回転駆動されると、投光素子７３ａから出射されるセンサ光の光路が、撹拌されるトナーや窓部３８を清掃するワイパ３９等により一定周期で遮られる。このため、受光素子７３ｂの出力電圧Ｖは、図１２のようにアジテータ３６の回転と同じ周期で変動する。制御装置６０では、このような受光素子７３ｂの出力を読み取り、所定の電圧値を閾値Ｖｔとして設定し、出力電圧Ｖが閾値Ｖｔよりも高い場合には受光量が低レベルであると判定し、出力電圧値Ｖが閾値Ｖｔよりも低い場合には受光量が高レベルであると判定するとともに、この高レベルとなる期間Ｔ１の測定単位期間Ｔ２における合計が、当該測定単位期間Ｔ２に占める割合Ｒを算出する。この受光量が高レベルになる期間の割合Ｒは、トナー残量が少ないときには、トナーがセンサ光の光路を遮る期間が少なくなるために比較的大きな値となり、逆にトナー残量が多いときには、トナーがセンサ光の光路を遮る期間が長くなるために小さな値となる。制御装置６０では、以下に述べるように、受光量が高レベルになる期間の割合Ｒに基づいて、トナー残量の検知と、各カートリッジ２６，２８の装着状態の検知とを行っている。

制御装置６０では、電源投入時や前面カバー２ａの閉鎖時に、各カートリッジ２６，２８の装着状態の検知及びトナー残量検知の処理を行う。次に、前面カバー２ａが開かれた場合に、制御装置６０において行われる処理について、図１３のフローチャートを参照しつつ説明する。

制御装置６０のＣＰＵ６１は、まずＳ１でカバー開閉検知部７２からの信号に基づき前面カバー２ａが閉じられたか否かを判断し、前面カバー２ａが閉じられた場合（Ｓ１：Ｙｅｓ)には、Ｓ２にて、制御部６５を介してメインモータ６６を所定時間駆動させる。ここで、本体フレーム２内に、ドラムカートリッジ２６及び現像カートリッジ２８が装着されていた場合には、メインモータ６６の動力がアジテータ３６に伝達され、アジテータ３６が所定期間回転する。そして、ＣＰＵ６１は、Ｓ３にて、既述のように受光素子７３ｂの出力電圧Ｖに基づいて、受光量が高レベルとなる期間Ｔ１の測定単位期間Ｔ２における合計が、当該測定単位期間Ｔ２に占める割合Ｒを算出する。続いてＣＰＵ６１は、Ｓ４にて、算出した割合Ｒが１であるか否かを判断する。ここで、割合Ｒが１であると判断された場合（Ｓ４：Ｙｅｓ)には、投光素子７３ａと受光素子７３ｂとの間にセンサ光を遮る部材が常に存在しないことになるため、ドラムカートリッジ２６と現像カートリッジ２８との両方が本体フレーム２内に装着されていないと判定される。そのため、制御装置６０は、Ｓ５にて、制御部６５を介して表示部６８にドラムカートリッジ２６と現像カートリッジ２８との両方が本体フレーム２内に装着されていない旨を表示させる。

また、ＣＰＵ６１は、Ｓ４で割合Ｒが１でないと判断された場合（Ｓ４：Ｎｏ)には、Ｓ６にて、受光量が高レベルになる期間の割合Ｒが０であるか否かを判断する。ここで、割合Ｒが０であると判断された場合（Ｓ６：Ｙｅｓ)には、投光素子７３ａと受光素子７３ｂとの間が遮断位置の遮断部材８４によって常に遮断されていることになるため、ドラムカートリッジ２６が装着され、現像カートリッジ２８が装着されていないと判定される。そのため、ＣＰＵ６１は、Ｓ７にて、制御部６５を介して表示部６８にドラムカートリッジ２６が装着され、現像カートリッジ２８が未装着である旨を表示させる。

また、Ｓ６で割合Ｒが０でないと判断された場合（Ｓ６：Ｎｏ)には、割合Ｒの値が０と１との中間にあり、センサ光の受光量がアジテータ３６の回転に伴って変動したことになるため、ドラムカートリッジ２６と現像カートリッジ２８とがともに装着されていると判定される。そこで、ＣＰＵ６１は、続いてＳ８にて、受光量が高レベルになる期間の割合Ｒが所定の基準値以上か否かを判断する。ここで、割合Ｒが基準値以上であると判断された場合（Ｓ８：Ｙｅｓ)には、トナー残量が基準より少なくなっていることになるため、ＣＰＵ６１は、トナーがエンプティ状態である旨を表示部６８に表示させる。また、Ｓ８で、割合Ｒが基準値に満たないと判断された場合（Ｓ８：Ｎｏ)には、トナー残量が基準以上であることになるため、ＣＰＵ６１は、表示部６８への表示を行わずに処理を終了する。
なお、制御装置６０のＣＰＵ６１では、電源投入時にも上述のＳ２〜Ｓ９と同様の処理によって、各カートリッジ２６，２８の装着状態の検知とトナー残量の検知とを行う。

以上のように本実施形態によれば、ドラムカートリッジ２６から現像カートリッジ２８が離脱された状態では遮断部材８４によってトナー残量検知部７３のセンサ光が遮断され、ドラムカートリッジ２６に現像カートリッジ２８が装着された状態ではセンサ光が通過する。このため、本体フレーム２内にドラムカートリッジ２６のみが装着されているのか、あるいはドラムカートリッジ２６及び現像カートリッジ２８の両方が装着されているのかをセンサ光の受光量に基づいて判別することが可能となる。

また、現像カートリッジ２８がドラムカートリッジ２６に装着されたときに、遮断部材８４が現像カートリッジ２８に設けられた押圧部９０によって開放位置へと変位される。これにより、遮断部材８４を現像カートリッジ２８の着脱に合わせて変位させるための構成を簡易な構成で実現することができる。

また、遮断部材８４が軸周りに回動することで、センサ光を通過させる貫通孔８３を閉塞する遮断位置と貫通孔８３を開放する開放位置との間で変位する。これにより、遮断部材８４の構成を簡素化することができる。

さらに、遮断部材８４がバネ８７により開放位置側から遮断位置側へと付勢されているため、現像カートリッジ２８をドラムカートリッジ２６から離脱した際に、遮断部材８４が素早く、確実に遮断位置へと変位する。

また、トナー収容部３４には、トナーを撹拌するアジテータ３６と残量検出用の窓部３８とが設けられているため、センサ光の受光量に基づいて現像カートリッジ２８及びドラムカートリッジ２６の有無をそれぞれ検出することができる。即ち、センサ光の受光量は、両カートリッジ２６，２８が本体フレーム２に装着されていない状態では高レベルで一定になり、ドラムカートリッジ２６のみが本体フレーム２に装着された状態ではセンサ光が遮断部材８４により遮断されることによって低レベルで一定になり、両カートリッジ２６，２８がともに本体フレーム２に装着された状態ではアジテータ３６によりトナーを撹拌する動作に伴って高レベルと低レベルとの間で変動するため、これに基づいて現像カートリッジ２８及びドラムカートリッジ２６の有無をそれぞれ検知することができる。また、残量検知用の窓部３８を現像カートリッジ２８及びドラムカートリッジ２６の有無検知に用いることで部品点数を低減できる。

＜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、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１） 上記実施形態では、トナー残量検知用のセンサが各カートリッジの装着状態の検知を兼ねるものを示したが、本発明によれば、トナー残量検知とは別に、各カートリッジの装着状態を検知するための検知手段を設けても良い。

本発明の画像形成装置としてのレーザプリンタを示す要部側断面図 レーザプリンタの電気的構成を概念的に示すブロック図 ドラムカートリッジの斜視図 ドラムカートリッジに現像カートリッジを装着する前の状態を示す側面図 遮断部材が遮断位置にある状態を示す部分拡大斜視図 遮断部材が開放位置にある状態を示す部分拡大斜視図 遮断部材が遮断位置にある状態を示す部分拡大側面図 遮断部材が遮断位置から開放位置に変位する過程を示す部分拡大側面図 遮断部材が開放位置にある状態を示す部分拡大側面図 現像カートリッジをドラムカートリッジに装着した状態を示す斜視図 現像カートリッジをドラムカートリッジに装着した状態を示す側面図 トナー残量検知部における受光素子の出力電圧の変化を示すグラフ カートリッジの装着状態検知及びトナー残量検知処理の流れを示すフローチャート

符号の説明

１…レーザプリンタ（画像形成装置）
２…本体フレーム（画像形成装置本体）
１７…プロセスカートリッジ
２６…ドラムカートリッジ（像担持体カートリッジ）
２７…感光ドラム（像担持体）
２８…現像カートリッジ
３４…トナー収容部（現像剤収容部）
３６…アジテータ（撹拌部材）
３８…窓部
６１…ＣＰＵ（装着状態判定手段）
６６…メインモータ（駆動手段）
７３…トナー残量検知部（検知手段）
８３…貫通孔
８４…遮断部材
８７…バネ（付勢手段）
９０…押圧部

Claims (12)

1. 画像形成装置本体に対して着脱可能で、静電潜像が担持される像担持体を有した像担持体カートリッジと、
   前記像担持体カートリッジに対して着脱可能で、現像剤を収容する現像剤収容部と前記像担持体に形成される静電潜像に現像剤を供給して現像を行う現像剤担持体とを有した現像カートリッジと、
   を備えて構成されたプロセスカートリッジであって、
   前記像担持体カートリッジは、
   前記画像形成装置本体に設けられた検知手段から出射されるセンサ光を遮断する遮断位置と前記センサ光を通過させる開放位置とに変位可能であるとともに、前記現像カートリッジが離脱された状態において前記遮断位置に位置し、前記現像カートリッジが装着された状態において前記開放位置に位置する遮断部材を、
   有していることを特徴とするプロセスカートリッジ。
2. 前記現像カートリッジは、前記像担持体カートリッジに装着されたときに前記遮断位置にある前記遮断部材を押圧して前記開放位置へと変位させる押圧部を備えていることを特徴とする請求項１に記載のプロセスカートリッジ。
3. 前記像担持体カートリッジは、前記センサ光が通過可能な貫通孔を有しており、前記遮断部材は、前記貫通孔を閉塞する前記遮断位置と前記貫通孔を開放する前記開放位置との間で軸周りに回動可能に支持されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプロセスカートリッジ。
4. 前記遮断部材を前記開放位置側から前記遮断位置側へと付勢する付勢手段を備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
5. 前記現像剤収容部には、前記現像剤を撹拌する撹拌手段と、前記検知手段のセンサ光が透過される前記現像剤の残量検出用の窓部と、が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のプロセスカートリッジを備えた画像形成装置。
7. 画像形成装置本体に対して着脱可能で、静電潜像が担持される像担持体を有した像担持体カートリッジと、
   前記像担持体カートリッジに対して着脱可能で、現像剤を収容する現像剤収容部と前記現像剤収容部内の現像剤を撹拌する撹拌手段と前記現像剤収容部の外壁に設けられた現像剤の残量検出用の窓部と前記像担持体に形成される静電潜像に現像剤を供給して現像を行う現像剤担持体とを有した現像カートリッジと、
   前記画像形成装置本体に設けられ、前記撹拌手段へ駆動力を付与可能な駆動手段と、
   前記画像形成装置本体に設けられ、前記窓部へセンサ光を出射し、その窓部を透過したセンサ光を受光する検知手段と、
   前記像担持体カートリッジに設けられ、前記検知手段より出射されるセンサ光を遮断する遮断位置と前記センサ光を通過させる開放位置とに変位可能であるとともに、前記現像カートリッジが離脱された状態において前記遮断位置に位置し、前記現像カートリッジが装着された状態において前記開放位置に位置する遮断部材と、
   前記駆動手段を駆動させたときの前記検知手段における前記センサ光の受光量が、高レベルで一定のときに前記像担持体カートリッジ及び前記現像カートリッジの両方が前記画像形成装置本体に装着されていないと判定し、低レベルで一定のときに前記像担持体カートリッジが装着され前記現像カートリッジが装着されていないと判定し、高レベルから低レベルまでの間で変動するときに前記像担持体カートリッジ及び前記現像カートリッジの両方が装着されていると判定する装着状態判定手段と、
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。
8. 画像形成装置本体に対して着脱可能で、静電潜像が担持される像担持体を有した像担持体カートリッジであって、現像剤を収容する現像剤収容部と前記像担持体に形成される静電潜像に現像剤を供給して現像を行う現像剤担持体とを有した現像カートリッジが着脱可能なものにおいて、
   前記画像形成装置本体に設けられた検知手段から出射されるセンサ光を遮断する遮断位置と前記センサ光を通過させる開放位置とに変位可能であるとともに、前記現像カートリッジが離脱された状態において前記遮断位置に位置し、前記現像カートリッジが装着された状態において前記開放位置に位置する遮断部材が設けられていることを特徴とする像担持体カートリッジ。
9. 前記センサ光が通過可能な貫通孔を有するとともに、前記遮断部材は、前記貫通孔を閉塞する前記遮断位置と前記貫通孔を開放する前記開放位置との間で軸周りに回動可能に支持されていることを特徴とする請求項８に記載の像担持体カートリッジ。
10. 前記遮断部材を前記開放位置側から前記遮断位置側へと付勢する付勢手段を備えていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の像担持体カートリッジ。
11. 画像形成装置本体に対して着脱可能でかつ静電潜像が担持される像担持体を有した像担持体カートリッジに対して着脱可能で、現像剤を収容する現像剤収容部と前記像担持体に形成される静電潜像に現像剤を供給して現像を行う現像剤担持体とを有した現像カートリッジであって、
    前記像担持体カートリッジへの装着時に、前記像担持体カートリッジに設けられた遮断部材を押圧して、前記遮断部材を前記画像形成装置本体に設けられた検知手段より出射されるセンサ光を遮断する遮断位置から前記センサ光を通過させる開放位置へと変位させる押圧部を備えていることを特徴とする現像カートリッジ。
12. 前記現像剤収容部には、前記現像剤を撹拌する撹拌手段と、前記検知手段のセンサ光が透過される前記現像剤の残量検出用の窓部と、が設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の現像カートリッジ。

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