JP2008233210A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】専用の装着検知センサや、電気回路等を設けることなく、かつ短時間で、プロセスカートリッジの画像形成装置本体への装着状態を判定する。
【解決手段】トナー残量検知用受光素子１６は、プロセスカートリッジが画像形成装置本体に装着されていない場合に、除電用ＬＥＤ１９により発光された光を受光できるように設けられ、除電用ＬＥＤ１９により光を発光させた場合におけるトナー残量検知用受光素子１６の受光状態に基づいて、画像形成装置本体に対するプロセスカートリッジの装着状態を判別する。
【選択図】図３

Description

本発明は、シート等の記録材（記録媒体）上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタなどの画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真画像形成プロセスを用いた画像形成装置においては、電子写真感光体と、電子写真感光体に作用するプロセス手段とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が採用されている。

このプロセスカートリッジ方式によれば、装置のメンテナンスをサービスマンによらずユーザ自身で行うことができるので、格段に操作性を向上させることができる。そこで、このプロセスカートリッジ方式は、電子写真画像形成装置において広く用いられている。又、複数のプロセスカートリッジを着脱可能であり、カラー画像の形成が可能な電子写真多色画像形成装置もある。

一方、現像手段を独立な現像ユニットとし、この現像ユニットと、電子写真感光体、帯電手段、クリーニング手段を一体としたプロセスカートリッジとに分けることも行われている。この方式によれば、現像ユニットとプロセスカートリッジとを各々独立して装置本体へ着脱が可能である。これにより、メンテナンスを容易にし、かつ、それぞれ主要部品の寿命に即した使い方ができる。

ここで、着脱ユニットの装着検知センサを設けることなくユニットの有無検知を行う方法として、次のような方法がある。それは、画像形成装置の初期化シーケンス実行時等に、画像搬送ベルト又は中間転写ベルト上に装着有無検知用のパッチ画像を形成し、下流側の画像検出センサでその画像パッチを検出できるか否かによって、プロセスカートリッジの装着有無を判断する方法である。

同様に、例えば特許文献１や、特許文献２などに記載の発明によれば、着脱ユニットの装着検知センサを設けることなくユニットの有無検知を可能とした画像形成装置及びその制御方法が提案されている。これは、着脱可能なユニット内の回転体を駆動するためのモータと、前記モータを制御する制御手段、及び、前記モータの負荷トルクを検知する検知手段と、前記負荷トルクの検知結果に基づいて前記着脱可能なユニットの装着又は未装着を判別することによる。
特開２００３−２０８０６０号公報 特開２００２−７２７７３号公報

しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が懸念される。

すなわち、前者のパッチ画像を形成することによってプロセスカートリッジの装着有無を検出する方法の場合、パッチ形成を行う前後にベルト面をクリーニングする必要が生じるため、画像形成装置が印字可能状態となるまでのウェイト時間が長くなってしまう。

また、後者の負荷トルクの検知結果に基づいてプロセスカートリッジの装着有無を検出する方法の場合については、装着有無を検出するためにプロセスカートリッジを駆動させる必要があるため、ウェイト時間が長くなる。

本発明は上記したような従来技術を発展させたものである。即ち、本発明は、専用の装着検知センサや、電気回路等を設けることなく、かつ短時間で、プロセスカートリッジの画像形成装置本体への装着状態を判定することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明にあっては、
静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤により現像する現像手段と、
を少なくとも有す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、
前記像担持体の表面電位を除電するために、前記像担持体の表面に光を照射する像担持体除電用発光手段と、
現像剤残量検出用発光手段と現像剤残量検出用受光手段とを有し、前記現像手段に設けられた現像剤収容部の内部に前記現像剤残量検出用発光手段からの光を通過させて前記現像剤残量検出用受光手段で受光することで、前記現像剤収容部に収容されている現像剤の残量を検出する現像剤残量検出手段と、
を備えた画像形成装置において、
前記現像剤残量検出用受光手段は、前記プロセスカートリッジが装置本体に装着されていない場合に、前記像担持体除電用発光手段により発光された光を受光できるように設けられ、
前記像担持体除電用発光手段により光を発光させた場合における前記現像剤残量検出用受光手段の受光状態に基づいて、装置本体に対する前記プロセスカートリッジの装着状態を判別する判別手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、専用の装着検知センサや、電気回路等を設けることなく、かつ短時間で、プロセスカートリッジの画像形成装置本体への装着状態を判定することが可能となる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

本発明は、少なくとも１つのプロセスカートリッジを着脱可能な電子写真画像形成装置に関するものである。

ここで電子写真画像形成装置としては、例えば電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えば、ＬＥＤプリンタ、レーザビームプリンタなど）、電子写真ファクシミリ、及び、電子写真ワードプロセッサなどが含まれる。又、プロセスカートリッジとしては、現像手段、クリーニング手段及び帯電手段と、電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。或いは、現像手段、帯電手段及び電子写真感光体を一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものである。更に、少なくとも現像手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能にするものをいう。

ここで、帯電手段により像担持体を所定の極性に帯電し、露光手段により帯電された像担持体を露光して画像情報に応じた静電潜像を形成する。そして、現像手段は、像担持体上に形成された静電潜像に現像剤（トナー）を付着させてトナー像として顕像化させる。
転写手段は、そのトナー像を記録材に転写する。クリーニング手段は、像担持体の回転方向に対して転写手段の下流側に設けられ、転写手段による転写後に像担持体上に残留している転写残トナーを除去する。

図１は、本発明の実施例１に係る、複数のプロセスカートリッジを着脱可能な画像形成装置の一実施例を示す概略断面図である。図２は、本実施例に係るプロセスカートリッジを示す概略断面図である。図３は、本実施例に係る画像形成装置及びプロセスカートリッジを説明するための図である。本実施例では、画像形成装置として、例えば記録用紙、ＯＨＰシートなどの記録材に画像情報に応じた多色画像を形成することのできるレーザビームプリンタについて説明する。

（全体構成）
先ず、画像形成装置Ａとして、プロセスカートリッジＢ及びこれを用いるレーザビームプリンタの全体構成を説明する。

本実施例の画像形成装置Ａは、図１に示すように、露光手段として現像剤（トナー）色に応じた複数個の光学系１を有し、図中下側からシアン光学系１Ｃ、イエロー光学系１Ｙ、マゼンタ光学系１Ｍ、ブラック光学系１Ｂｋの順に配置されている。

各光学系１は、各色毎の画像情報に基づいた情報光を、像担持体として設けられた、ドラム形状の電子写真感光体である各色毎の感光体ドラム７ヘそれぞれ照射して、各々の感光体ドラム７に潜像（静電潜像）を形成する。そして、この潜像をトナーで現像して各色トナー像を形成する。ここで、各色毎の感光体ドラム７とは、シアン感光体ドラム７Ｃ、イエロー感光体ドラム７Ｙ、マゼンタ感光体ドラム７Ｍ、ブラック感光体ドラム７Ｂｋである。

尚、シアン、イエロー、マゼンタ及びブラックの各色のプロセスカートリッジに関して複数設けられる要素には、それぞれＣ、Ｙ、Ｍ及びＢｋの添え字を与えた符号を付している。しかし、以下の説明において、いずれかのプロセスカートリッジを特に区別する必要のない場合は、上記各添え字は省略することがある。

一方、各感光体ドラム７へのトナー像の形成と同期して、記録材２を収容した給送カセット３ａから、ピックアップローラ３ｂ及びこれに圧接する圧接部材３ｃで記録材２を一枚ずつ分離給送すると共に、レジストローラ対３ｅ等からなる搬送手段３で搬送する。又、吸着ローラ３ｇに電圧印加することにより静電的に搬送ベルト３ｆに吸着させ、記録材２を図中上方に搬送する。搬送ベルト３ｆは、駆動入力されたベルト搬送ローラ３ｉとテンションローラ３ｊにより架張され、ベルト搬送ローラ３ｉの回転により回転搬送される。

そして、先ず、シアン色プロセスカートリッジＢ−Ｃとしてカートリッジ化されたシアン感光体ドラム７Ｃに形成したシアン色トナー像を、転写手段としてのシアン転写ローラ４Ｃに電圧印加することによって記録材２に転写する。

次いで記録材２は更に上方へと搬送され、イエロー色プロセスカートリッジＢ−Ｙとしてカートリッジ化されたイエロー感光体ドラム７Ｙに形成したイエロー色トナー像を、転写手段としてのイエロー転写ローラ４Ｙに電圧印加することにより記録材２に転写する。

又、マゼンタ色プロセスカートリッジＢ−Ｍとしてカートリッジ化されたマゼンタ感光体ドラム７Ｍに形成したマゼンタ色トナー像を、転写手段としてのマゼンタ転写ローラ４
Ｍに電圧印加することによって、記録材２に転写する。

更に、ブラック色プロセスカートリッジＢ−Ｂｋとしてカートリッジ化されたブラック感光体ドラム７Ｂｋに形成したブラック色トナー像を、転写手段としてのブラック転写ローラ４Ｂｋに電圧印加することによって記録材２に転写する。

こうして各色のトナー像が記録材２に順次転写積層される。尚、記録材２を介して感光体ドラム７に当接して記録材２を搬送する搬送ベルト３ｆは、転写ローラ４に印加される転写電圧を記録材２に作用させる転写部材でもある。

次いで、記録材２は搬送ベルト３ｆによって定着手段５へと搬送される。この定着手段５は、駆動ローラ５ａと、ヒータ５ｂを内蔵すると共に支持体５ｃによって回転可能に支持された筒状シートで構成した定着回転体５ｄとを有する。そして、通過する記録材２に熱及び圧力を印加して積層された転写トナー像を一括して定着する。その後、この記録材２を排出ローラ対３ｈで搬送し、排出部６へ排出する。

（プロセスカートリッジ）
一方、プロセスカートリッジＢは、電子写真感光体と、プロセス手段のうちの現像手段とを少なくとも備えたものである。ここでプロセス手段としては、例えば電子写真感光体を帯電させる帯電手段、電子写真感光体に形成された潜像を現像する現像手段、電子写真感光体表面に残留するトナーをクリーニングするためのクリーニング手段などがある。

本実施例のプロセスカートリッジＢは、例えばシアン色プロセスカートリッジＢ−Ｃを代表して説明すると、図２に示すように、感光層を有する像担持体としての感光体ドラム７Ｃを有している。

そして、感光体ドラム７を回転させて、帯電手段である帯電ローラ８Ｃヘ電圧印加することで、この感光体ドラム７Ｃの表面を一様に帯電する。又、この帯電された感光体ドラム７Ｃに対して光学系１Ｃからの光像を露光開口部９Ｃを介して露光して潜像を形成する。こうして形成された潜像は、現像手段１０Ｃによって現像される。

また、帯電工程前の感光ドラム上の電位の乱れによって生じる画像弊害を防止するために、像担持体除電用発光手段としての除電手段を設けることが効果的であることが知られている。除電手段は、帯電工程前に、感光体ドラム表面に光を照射して残留電位（表面電位）を除電するものである。このような除電手段として、画像形成装置本体（装置本体）に装備された光源としてのＬＥＤを用い、ＬＥＤ光を直接、或いはプロセスカートリッジＢに装着したライトガイド（不図示）を経由して感光体ドラム７Ｃ表面に照射する構成となっている。本実施例における除電手段（以下、除電用ＬＥＤ１９という）は、図３に示すように、画像形成装置本体の内部に、除電用ＬＥＤ１９Ｃの光軸が感光ドラム７Ｃの回転軸と平行になるように配置するものとする。除電用ＬＥＤ１９Ｃは、感光体ドラム７Ｃの回転方向に対して転写ローラ４の下流側で、かつクリーニング手段の上流側に、感光体ドラム７Ｃの感光体領域外の側面方向から感光体ドラム７Ｃを露光するように設けられているということもできる。

現像手段１０Ｃは、現像剤収容部としてのトナー収納枠体１０Ｃａ内のトナー送り手段である回転可能なトナー送り部材１０Ｃｂで、トナー収納枠体１０Ｃａの開口部１０Ｃｈへトナーを送り出す。さらに、トナー現像枠体１０Ｃｇの開口部１０Ｃｉを通じてトナー現像枠体１０Ｃｇ内へトナーを送り出す。

トナー現像枠体１０Ｃｇでは、現像回転体である現像ローラ１０Ｃｄに当接するトナー
供給ローラ１０Ｃｆを回転させて、トナーを現像ローラ１０Ｃｄに搬送する。そして、現像回転体である現像ローラ１０Ｃｄを回転させると共に、現像ブレード１０Ｃｅによって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を、現像ローラ１０Ｃｄの表面に形成する。こうして、現像ローラ１０Ｃｄに形成されたトナー層から、トナーを潜像に応じて感光体ドラム７Ｃへ転移させることによってトナー像として可視像化する。

感光体ドラム７Ｃに形成されたトナー像は、転写ローラ４Ｃにトナー像と逆極性の電圧を印加することで記録材２に転写する。その後、クリーニング手段１１Ｃによって感光体ドラム７Ｃ上の残留トナーを除去する。即ち、クリーニングブレード１１Ｃａによって感光体ドラム７Ｃに残留したトナーを掻き落とすと共に、スクイシート１１Ｃｂによってすくい取り、廃トナー収納部１１Ｃｃへ集める。

本実施例では、プロセスカートリッジＢ−Ｃは、現像ユニットＤ−Ｃとクリーニング枠体１３Ｃとから構成されている。

現像ユニットＤ−Ｃは、トナー収納枠体１０Ｃａとトナー現像枠体１０Ｃｇとを溶着して一体化したものである。トナー収納枠体１０Ｃａは、トナー送り部材１０Ｃｂを回転駆動されるように支持するものである。トナー現像枠体１０Ｃｇは、現像ローラ１０Ｃｄ、トナー供給ローラ１０Ｃｆ、現像ブレード１０Ｃｅなどの現像部材を内蔵するものである。クリーニング枠体１３Ｃは、廃トナー収納部１１Ｃｃを構成し、感光体ドラム７Ｃ、クリーニングブレード１１Ｃａ、スクイシート１１Ｃｂ及び帯電ローラ８Ｃを有するものである。

現像ユニットＤ−Ｃとクリーニング枠体１３Ｃとは、トナー現像枠体１０Ｃｇとクリーニング枠体１３Ｃとを軸２９Ｃでもつて回動可能に連結することで結合されている。そして、トナー収納枠体１０Ｃａとクリーニング枠体１３Ｃとの間に圧縮コイルばね３１Ｃを縮設している。これにより、軸２９Ｃ回りにモーメントを生じさせ、感光体ドラム７Ｃと現像ローラ１０Ｃｄの両端に設けられた現像ローラ１０Ｃｄよりもわずかに小径のスペースコロとを圧接させている。

また、本実施例では、トナーの残量を検出してユーザに告知するための現像剤残量検出手段としてのトナー残量検知手段が設けられている。トナー残量検知手段としては、ある一定時間内にトナー容器内を通過する光の透過時間を測定する光透過式トナー残量検知がある。光透過式のトナー残量検知は以下に示すような手順により行われる。

ここで、画像形成装置本体には、現像剤残量検出用発光手段としてトナー残量検知用の発光素子（ＬＥＤ）１５Ｃ、及び現像剤残量検出用受光手段としてトナー残量検知用の受光素子１６Ｃが配置されている。また、トナー収納枠体１０Ｃａには光透過窓１７ｂＣ及び１８ｂＣが設けられている。また、発光素子１５Ｃと光透過窓１７ｂＣとの間の検知光を導く光ガイド１７Ｃが設けられ、受光素子１６Ｃと光透過窓１８ｂＣとの間の検知光を導く光ガイド１８Ｃが設けられ、これによりトナー収納枠体１０Ｃａの内部を検知光が通過することができる。

一方、トナー送り部材１０Ｃｂは回転経路の中で検知光の光路を遮る部分があるように配置されており、このため、発光素子１５Ｃからの検知光は、トナー送り部材１０Ｃｂの位置により遮光と透過を周期的に繰り返すこととなる。

そして、トナー収納枠体１０Ｃａ内のトナーが多い場合には、トナー送り部材１０Ｃｂの位置に関わらず検知光はトナーにより遮光され、受光素子１６Ｃへ到達できない。しかし、トナー残量が少なくなるにつれ、トナー送り部材１０Ｃｂの回転に応じた検知光の透
過が起こるようになってくる。

このように、搬送手段１回転におけるトナー収納枠体１０Ｃａ内を通過する検知光の時間はトナー残量に依存するため、その時間を計測することによりトナー収納枠体１０Ｃａ内のトナー残量を推測（検出）することが可能となる。

なお、発光素子１５Ｃ及び受光素子１６Ｃは、光ガイド１７Ｃ及び１８Ｃの形状により画像形成装置本体の任意の位置への配置が可能であり、本実施例においては、図３のように除電用ＬＥＤ１９Ｃと対向する位置に配置するものとする。

ここで、プロセスカートリッジＢが画像形成装置本体に装着された状態においては、除電用ＬＥＤ１９Ｃの光は、プロセスカートリッジＢによって遮られるため、光透過式トナー残量検知用受光素子１６Ｃに到達することはない。一方で、プロセスカートリッジＢが画像形成装置本体に装着されていない状態においては、除電用ＬＥＤ１９Ｃの光束は、光透過式トナー残量検知用受光素子１６Ｃに到達するような位置に配置されているものとする。すなわち、プロセスカートリッジＢが画像形成装置本体に装着されていない場合に限り、受光素子１６Ｃが除電用ＬＥＤ１９Ｃからの光を受光できるように構成されている。

このようにして、カートリッジ化されたプロセスカートリッジＢ−Ｃは、プロセスカートリッジＢ−Ｃに対応して画像形成装置Ａに設けられたカートリッジ装着手段に対して着脱可能に装着される。

イエロー色プロセスカートリッジＢ−Ｙ、マゼンタ色プロセスカートリッジＢ−Ｍ、ブラック色プロセスカートリッジＢ−Ｂｋについても、上述のシアン色プロセスカートリッジＢ−Ｃと同様にして構成されている。

（プロセスカートリッジの装着検出手段）
このような構成の画像形成装置における、プロセスカートリッジＢの装着状態を検出する過程を以下に説明する。

図４は、本実施例において、画像形成装置に備えられた判別手段（制御手段）としての制御ＣＰＵにより実行される、プロセスカートリッジの画像形成装置本体への装着有無検知方法（制御）について説明するフローチャートである。

先ず、画像形成装置Ａ本体の本体電源が投入された時、及び、プロセスカートリッジＢを挿入するための搬送ベルトユニット３などの開閉動作に伴ってＯＮ／ＯＦＦされる開閉状態検知スイッチが“閉”を検出する（ステップｓ０）。すると、画像形成装置Ａに滞留した記録材２の有無を検出するセンサなどの出力を検出する（ステップｓ１）。その結果、本体電源投入後に機内に滞留した記録材がある場合は、表示手段などによりユーザに警告を発する（ステップｓ２）。

ステップｓ１で正常となると、画像形成装置Ａは、シアン色、イエロー色、マゼンタ色、ブラック色トナー残量検知用の発光素子（ＬＥＤ）１５Ｃ、１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｂｋを消灯する（発光させない状態、ステップｓ３）。そして、シアン色、イエロー色、マゼンタ色、ブラック色ドラム除電用ＬＥＤ１９Ｃ、１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｂｋを点灯する（発光させた状態、ステップｓ４）。

ステップｓ４によって各色除電用ＬＥＤを点灯した状態で、各色トナー残量検知用受光素子の入力をモニタする（ステップｓ５）。そして、いずれのトナー残量検知用受光素子でも光を検出していなければ、画像形成装置本体には全てのプロセスカートリッジが装着
されていると判断し、継続してその他の初期化シーケンスを実行する（ステップｓ９）。

ステップｓ５において１つでも光を検出している場合には、装着されていないプロセスカートリッジの色を特定する（ステップｓ６−Ｃ〜ステップｓ６−Ｂｋ）。そして、表示手段などによりユーザに警告を発すると共に、装着されていないプロセスカートリッジの色を報知する（ステップｓ８）。

このように本実施例によれば、トナー残量検出用の受光手段、及びドラム表面残留電位の除電用発光素子を流用することによって、トナー残量検出用の受光手段の受光状態に基づいて、プロセスカートリッジの装着有無を検出することができる。このため、フォトインタラプタなどのユニット着脱検出用の専用のセンサや電気回路を設ける必要が無く、画像形成装置本体のコストダウンを達成することができる。

また、本実施例によれば、本体電源ＯＮ又はドアクローズ後に、カートリッジ内の回転体を駆動するためのモータの駆動や、装着有無検知用のパッチ画像形成も行うことなく、装着されていないプロセスカートリッジ色を特定することが可能である。このため、画像形成装置本体のイニシャル動作におけるプロセスカートリッジ装着有無検知に要する時間を短縮できる。

なお、本実施例においては、各色トナー残量検知用受光素子１６Ｃ、１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｂｋを、それぞれ各色ドラム除電用ＬＥＤ１９Ｃ、１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｂｋの光軸近傍に配置している。これによって、除電用ＬＥＤ光の光束が残量検知用受光素子へと到達するようにしてある。

しかし、装置本体上のスペースに制約によってこのような配置が不可能な場合等は、導光部材として例えばミラー部材を画像形成装置本体、又はプロセスカートリッジに配置し、任意の位置に設けた残量検知用受光素子へとＬＥＤ光の光束を導くようにしてもよい。

また、本実施例では、ドラム除電用ＬＥＤ１９により発光された光が、トナー残量検知用受光素子１６に至るまでの光路は、プロセスカートリッジが画像形成装置本体に装着された場合に、プロセスカートリッジ本体によって遮られるように構成されている。しかし、これに限るものではなく例えば、プロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着する装着動作に伴って前記光路上に移動する部材を設けることで、プロセスカートリッジが装着された場合に限り、この部材によって前記光路を遮るように構成してもよい。

また、本実施例においては、トナー残量検知用の受光素子１６から制御ＣＰＵへの入力は、電気回路又はマイコンによって２値化されたデジタル信号である。すなわち、制御ＣＰＵは、受光素子１６により受光（検出）される光の受光量を、２値化されたデジタル信号として検出している。

また、本実施例においては、複数のプロセスカートリッジを着脱可能な、カラー画像の形成が可能な電子写真多色画像形成装置を例に説明を行ったが、これに限らず、１つのプロセスカートリッジのみを用いる単色画像形成装置においても有効である。

また、１つのモータのトルクを利用する場合には複数のプロセスカートリッジの有無検出をするのは困難であるのに比べて、本実施例では、１つのモータであっても、どの色のプロセスカートリッジが装着されていないかを簡単に検出することができる。

また、本実施例によれば、プロセスカートリッジの回転部材（像担持体等）を駆動させないため、トルクを検出するために前記回転部材を駆動させる構成と比べて、プロセスカ
ートリッジの消耗を抑制することができる。

次に、本発明に係る電子写真画像形成装置の他の実施例を説明する。本実施例において、画像形成装置Ａ本体及びプロセスカートリッジＢの駆動手段などの構成は実施例１と同様である。従って、本実施例において実施例１で説明した構成要素と同様の構成要素には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。

実施例１においては、除電用ＬＥＤ１９は指向性が高く、例えばシアン色用除電用ＬＥＤ光の光束は、対向する位置にあるシアン色トナー残量検知用の受光素子が検知するのに十分な光度をもって到達することを前提としていた。また、一般に、トナー残量検知用の受光素子１６への入力は、２値化回路上で処理され、“Ｈｉ”又は“Ｌｏｗ”の電圧信号として制御ＣＰＵへ入力されることが多い。実施例１においてもトナー残量検知用の受光素子１６から制御ＣＰＵへの入力は、電気回路又はマイコンによって２値化されたデジタル信号であることを前提としていた。

しかしながら、除電用ＬＥＤに関して言及すると、ドラム表面上の残留電位を除電するのに最適なＬＥＤの特性が、必ずしも指向性が高いものとは限らない。そのため、トナー残量検知用の受光素子に接続する回路上の２値化閾値との組み合わせによっては、除電用ＬＥＤ光の光束が対向する位置にあるトナー残量検知用の受光素子に到達しても、制御ＣＰＵが“Ｈｉ”を検知しない場合も考えられる。

本実施例では、各色の除電用ＬＥＤの点灯タイミングをずらし、トナー残量検知用の受光素子への入力（受光量）をアナログ信号（電圧レベル信号）のアナログ値として処理することを特徴としている。これにより、装着されていないプロセスカートリッジの色をより確実に特定することができる。特に、次のような場合においても、装着されていないプロセスカートリッジの色をより確実に特定することができるようになる。それは、例えば、除電用ＬＥＤの指向特性が広く、該当色のトナー残量検知用の受光素子へ到達する光量が少ない系や、隣接する色ステーションのトナー残量検知用の受光素子へ到達してしまう系における場合である。

図５は、マゼンタ色用プロセスカートリッジだけが装着された状態において、トナー残量検知用の受光素子１６Ｍ、１６Ｙ、１６Ｃの入力電圧を示したものである。図５では、マゼンタ色、イエロー色及びシアン色の除電用ＬＥＤ１９Ｍ、１９Ｙ、１９Ｃを全てＯＦＦにした状態、及び、順番に発光させた際の、トナー残量検知用の受光素子１６Ｍ、１６Ｙ、１６Ｃの入力電圧を示している。

全ての除電用ＬＥＤをＯＦＦにした状態におけるトナー残量検知用の受光素子１６Ｍ、１６Ｙ、１６Ｃの入力電圧（受光量）をそれぞれ基準電圧（基準受光量）Ｖ＿Ｍｏｒｇ、Ｖ＿Ｙｏｒｇ、Ｖ＿Ｃｏｒｇとする。

ここでは、マゼンタ色用プロセスカートリッジが装着されているため、マゼンタ色除電用ＬＥＤ１９Ｍの光路は完全に遮断される。このため、トナー残量検知用の受光素子１６Ｍ、１６Ｙ、１６Ｃの入力電圧はいずれも基準電圧Ｖ＿Ｍｏｒｇ、Ｖ＿Ｙｏｒｇ、Ｖ＿Ｃｏｒｇ近傍の値となる。

次に、イエロー色除電用ＬＥＤ１９Ｙを発光させた場合について説明する。

この場合、イエロー色用プロセスカートリッジ及びシアン色用プロセスカートリッジは装着されていないため、光軸に近い位置にあるイエロートナー残量検知用の受光素子１６
Ｙは比較的高い入力電圧（入力受光量）Ｖ＿Ｙｓａｍｐ２を検知する。そして、隣接するシアントナー残量検知用の受光素子１６Ｃにおいても、除電用ＬＥＤ１９Ｙの指向特性によって、入力電圧Ｖ＿Ｙｓａｍｐ２よりも小さいながらも、入力電圧（入力受光量）Ｖ＿Ｃｓａｍｐ２を検知する。

同様に、シアン色除電用ＬＥＤ１９Ｃを発光させた場合について説明する。

イエロー色用プロセスカートリッジ及びシアン色用プロセスカートリッジは装着されていないため、光軸に近い位置にあるシアントナー残量検知用の受光素子１６Ｃは比較的高い入力電圧（入力受光量）Ｖ＿Ｃｓａｍｐ３を検知する。そして、隣接するイエロートナー残量検知用の受光素子１６Ｙにおいても、除電用ＬＥＤ１９Ｃの指向特性によって、入力電圧Ｖ＿Ｃｓａｍｐ３よりも小さいながらも、入力電圧（入力受光量）Ｖ＿Ｙｓａｍｐ３を検知する。

このように、各色の除電用ＬＥＤを順次点灯し、その際の入力電圧と基準電圧とを比較することにより、その差分がある一定値Ｖ＿ｔｈｒｅｔｈ以上大きい場合は該当する色のプロセスカートリッジは装着されていないと判断することができる。

ここで、一定値（所定値、所定しきい値）Ｖ＿ｔｈｒｅｔｈは、受光素子間の製品誤差等を許容するためのものであり、この値を用いることで、誤検知を防止することができる。一定値Ｖ＿ｔｈｒｅｔｈは、予め実験等により求めて制御ＣＰＵに記憶させておくとよい。

図６は、本実施例において、制御ＣＰＵにより実行される、プロセスカートリッジの画像形成装置本体への装着有無判定方法（制御）について説明するフローチャートである。

先ず、図６（ａ）のように、画像形成装置Ａ本体の本体電源が投入された時、及び、プロセスカートリッジＢを挿入するための搬送ベルトユニット３などの開閉動作に伴ってＯＮ／ＯＦＦされる開閉状態検知スイッチが“閉”を検出する（ステップｓ００）。すると、画像形成装置Ａに滞留した記録材２の有無を検出するセンサなどの出力を検出する（ステップｓ１０）。その結果、本体電源投入後に機内に滞留した記録材がある場合は、表示手段などによりユーザに警告を発する（ステップｓ１９）。

ステップｓ１０で正常となると、画像形成装置Ａは、４色全てのトナー残量検知用の発光素子を消灯するとともに、４色全ての除電用ＬＥＤを消灯する（ステップｓ１１）。そして、その状態における各色のトナー残量検知用の受光素子における入力電圧Ｖ＿Ｘｏｒｇを測定し、この電圧値を基準電圧値として制御ＣＰＵのバッファに格納する（ステップｓ１２）。

ステップｓ１３からステップｓ１６によって、各色毎に順次下記に説明する、図６（ｂ）に示されるプロセスカートリッジ装着有無判定ルーチンを行う。

シアン色の判定を例に説明すると、まず、ステップｓ２１でシアン色除電用ＬＥＤを点灯し、その際のシアン色残量検知用受光素子における入力電圧Ｖ＿Ｃｓａｍｐを測定する（ステップｓ２２）。

そして、ステップｓ２３で、ステップｓ１２において取得した基準電圧Ｖ＿Ｃｏｒｇと、ステップｓ２２で取得したＶ＿Ｃｓａｍｐとを比較する。比較の結果、その差分が一定値Ｖ＿ｔｈｒｅｔｈ以上であった場合、シアン色プロセスカートリッジは装着されていないと判断して制御ＣＰＵ内部のバッファに記憶しておく（ステップｓ２５）。

同様にステップｓ２１からステップｓ２５のルーチンをイエロー（ステップｓ１４）、マゼンタ（ステップｓ１５）、ブラック（ステップｓ１６）の各色に対しても行う。そして、４色全てのプロセスカートリッジが装着されているか否かをステップｓ２５で格納した情報から判断する（ステップｓ１７）。そして、一色でも装着されていないプロセスカートリッジがある場合には、表示手段などによりユーザに警告を発すると共に、装着されていないプロセスカートリッジの色を報知する（ステップｓ２０）。

以上説明したように、本実施例によれば、実施例１と同様の効果を得ることができる。さらに、上記した場合においても、残量検知用受光素子への入力値をアナログ値として処理することにより、より確実にプロセスカートリッジ非装着の色を特定可能となる。すなわち、本発明は、除電用ＬＥＤの指向特性が広く、対向する位置にある同色の残量検知用受光素子への光量が小さい系や、隣接する色ステーションの残量検知用受光素子でも除電用ＬＥＤ光を検知してしまう系の場合においても、好適に適用することができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施例の縦断面図である。 本発明に係るプロセスカートリッジの一実施例の縦断面図である。 本発明に係る画像形成装置及びプロセスカートリッジを説明する図である。 本発明の実施例１に係るフローチャートを示す図である。 本発明の実施例２に係る受光素子の検出電圧を説明するための図である。 本発明の実施例２に係るフローチャートを示す図である。

符号の説明

Ａ 画像形成装置
Ｂ プロセスカートリッジ
Ｄ 現像ユニット
７ 感光体ドラム
１０ 現像手段
１５ トナー残量検知用発光素子
１６ トナー残量検知用受光素子
１９ 除電用ＬＥＤ

Claims (9)

1. 静電潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤により現像する現像手段と、
   を少なくとも有す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、
   前記像担持体の表面電位を除電するために、前記像担持体の表面に光を照射する像担持体除電用発光手段と、
   現像剤残量検出用発光手段と現像剤残量検出用受光手段とを有し、前記現像手段に設けられた現像剤収容部の内部に前記現像剤残量検出用発光手段からの光を通過させて前記現像剤残量検出用受光手段で受光することで、前記現像剤収容部に収容されている現像剤の残量を検出する現像剤残量検出手段と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記現像剤残量検出用受光手段は、前記プロセスカートリッジが装置本体に装着されていない場合に、前記像担持体除電用発光手段により発光された光を受光できるように設けられ、
   前記像担持体除電用発光手段により光を発光させた場合における前記現像剤残量検出用受光手段の受光状態に基づいて、装置本体に対する前記プロセスカートリッジの装着状態を判別する判別手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記判別手段は、前記現像剤残量検出用発光手段を発光させない状態で前記像担持体除電用発光手段により光を発光させた場合に、前記現像剤残量検出用受光手段が受光状態にあるときは、前記プロセスカートリッジが装置本体に装着されていないと判別することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記プロセスカートリッジは複数設けられ、
   前記像担持体除電用発光手段及び前記現像剤残量検出手段は、複数の前記プロセスカートリッジに対応してそれぞれ複数設けられており、
   前記判別手段は、
   複数の前記現像剤残量検出用発光手段の全てを発光させない状態、かつ、複数の前記像担持体除電用発光手段の全てによって光を発光させた状態において、複数の前記現像剤残量検出用受光手段のうち少なくともいずれかが受光状態にあるかどうかを判断し、
   受光状態にあると判断した場合には、複数の前記現像剤残量検出用受光手段のうち、受光状態にある現像剤残量検出用受光手段を特定し、
   受光状態にあると特定した現像剤残量検出用受光手段に対応するプロセスカートリッジが装置本体に装着されていないと判別することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記判別手段は、前記現像剤残量検出用受光手段における受光量を、２値化されたデジタル信号として検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記判別手段は、前記像担持体除電用発光手段により光を発光させた場合における前記現像剤残量検出用受光手段の受光量に基づいて、装置本体に対する前記プロセスカートリッジの装着状態を判別することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記判別手段は、
   前記現像剤残量検出用発光手段及び前記像担持体除電用発光手段を発光させない状態における前記現像剤残量検出用受光手段での基準受光量と、
   前記現像剤残量検出用発光手段を発光させない状態、かつ、前記像担持体除電用発光手段により光を発光させた状態における前記現像剤残量検出用受光手段での入力受光量と、
   を比較して、
   前記入力受光量は前記基準受光量よりも所定値以上大きいと判断した場合に、前記プロセスカートリッジが装置本体に装着されていないと判別することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記プロセスカートリッジは複数設けられ、
   前記像担持体除電用発光手段及び前記現像剤残量検出手段は、複数の前記プロセスカートリッジに対応してそれぞれ複数設けられており、
   前記判別手段は、
   複数の前記現像剤残量検出用発光手段及び複数の前記像担持体除電用発光手段の全てを発光させない状態における複数の前記現像剤残量検出用受光手段での基準受光量をそれぞれ検出すると共に、
   複数の前記像担持体除電用発光手段を１つずつ発光させ、発光させた像担持体除電用発光手段に対応する現像剤残量検出用受光手段での入力受光量をそれぞれ検出し、
   複数の前記現像剤残量検出用受光手段毎に、前記基準受光量と前記入力受光量とをそれぞれ比較し、前記入力受光量は前記基準受光量よりも所定値以上大きいと判断した現像剤残量検出用受光手段に対応するプロセスカートリッジは装置本体に装着されていないと判別することを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
8. 前記判別手段は、前記現像剤残量検出用受光手段における受光量をアナログ信号として検出することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記像担持体除電用発光手段により発光された光が前記現像剤残量検出用受光手段に至るまでの光路は、前記プロセスカートリッジが装置本体に装着された場合に、前記プロセスカートリッジ本体、又は前記プロセスカートリッジの装着動作に伴って前記光路上に移動する部材によって遮られるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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