JP2009168957A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安全でかつ低コストにカートリッジの種別が判別可能な画像形成装置を提供すること。
【解決手段】画像形成装置は，発光素子と受光素子との組み合わせによって，トナー収容部７０の透光窓７６を通過する光を基にトナーの残量を検出するトナー残量検知機構を有している。さらに，画像形成装置では，同じく透光窓７６を通過する光から得られる受光素子の出力信号（トナー検出波形）を基にカートリッジの種別を識別する。受光間隔となるトナー検出波形のオンオフの周期や所定期間中のオン回数は，現像器３７のアジテータ７１の攪拌部７４の数や攪拌部７４の配置によって調節する。
【選択図】 図２

Description

本発明は，カートリッジの着脱が可能な画像形成装置に関する。さらに詳細には，装着されたカートリッジの種別（トナー容量やトナー色等）を識別する画像形成装置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は，消耗部品を装置本体に対して着脱可能な一体型のユニットとしたカートリッジが利用されている。例えば，感光体ドラム，帯電器，現像ユニット，およびクリーニング部材を含むプロセスカートリッジに代表され，相応の寿命で交換される。

また，カラー画像形成装置として，イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの各色に対応した４つのプロセスカートリッジを並列に装着するタンデム方式のカラー画像形成装置が実用化されている。このように色毎にカートリッジを装着する位置が決められている画像形成装置では，不適当な色のカートリッジが誤装着されることが考えられる。そして，カートリッジの誤装着は，画像不良を発生させる。

そこで，カートリッジの誤装着による不具合を防止するための技術が開示されている。例えば，特許文献１には，メカ構成の違いで不適切なプロセスカートリッジを装着できなくすることや，ＩＣチップにプロセスカートリッジの種別情報を記憶させ，装着時にその情報を読み込むことで誤装着を検出する技術が記載されている。
特開２００１−３４３８８３号公報

しかしながら，前記した従来の画像形成装置では，次のような問題があった。すなわち，メカ的な検出機構を設ける技術では，不適切なカートリッジを強引に装着しようとした際に，カートリッジないし装置本体が破壊されてしまうおそれがある。また，ＩＣチップを利用する技術では，ＩＣチップを専用に設ける必要があり，部品点数の増加に伴う装置構成の複雑化や，コストアップを招く。さらには，ＩＣチップは，消費電力が大きく，ランニングコストの上昇を招く。

本発明は，前記した従来の画像形成装置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，安全でかつ低コストにカートリッジの種別が判別可能な画像形成装置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，トナーを収容し，透光窓が設けられた収容部と，収容部内に位置し，トナーを攪拌する攪拌部材とを備えたカートリッジと，攪拌部材の攪拌によって変化する透光窓からの入射光の受光結果を基に，収容部内のトナーの残量を検出する検出手段と，入射光の受光間隔および所定期間中の入射光の受光回数の少なくとも一方を基に，カートリッジの種別を識別する識別手段とを備えることを特徴としている。

本発明の画像形成装置は，トナーを収容する収容部を備えたカートリッジ（例えば，トナーカートリッジやプロセスカートリッジ）の着脱が可能なものである。また，本発明の画像形成装置は，検出手段によって，収容部の壁面に設けられた透光窓を介して入射する光（検出光）を基にトナーの残量を検出する。すなわち，本発明の画像形成装置では，トナーの残量が多いと，トナーが透光窓を遮光する。そして，トナーの残量が少なくなると，遮光度合い（出射光に対する入射光の度合い）が小さくなる。検出手段では，この遮光度合いを基にトナーの残量を判断する。

さらに，本発明の画像形成装置は，識別手段によって，前述した検出光の受光間隔や所定期間中の検出光の受光回数を基にカートリッジの種別を識別する。この受光間隔は，攪拌部材を構成する攪拌羽根の数や攪拌羽根の配置によって調節可能である。また，所定期間中の検出光の受光回数は，攪拌羽根の数によって調節可能である。そのため，あらかじめカートリッジの種別ごとに，攪拌羽根の数ないし攪拌羽根の配置を設定する。これにより，カートリッジの種別が判断できる。

すなわち，本発明の画像形成装置では，透光窓からの入射光である検出光を，トナーの残量検出の他，カートリッジの識別にも共用している。そのため，特別な機構（装着時のメカ構成，ＩＣチップ）なしでカートリッジの種別を識別可能である。

また，本発明の画像形成装置のカートリッジは，複数装着されていることとするとよりよい。すなわち，カートリッジの誤装着は，カラープリンタ等の複数のカートリッジを装着する画像形成装置で顕著に生じる。そのため，そのような画像形成装置に本発明は好適である。

また，本発明の画像形成装置の攪拌部材は，カートリッジごとに，攪拌羽根の回転方向における間隔が異なることとするとよりよい。すなわち，攪拌羽根の回転方向における間隔によって検出光の受光間隔が変化する。そのため，カートリッジを識別する上で好適な構成である。また，識別する種別が増えたとしても，攪拌羽根の数を増やす必要はない。そのため，小部品点数で複数の種別に対応できる。

また，本発明の画像形成装置の攪拌部材は，カートリッジごとに，攪拌羽根の数が異なることとしてもよい。すなわち，攪拌羽根の数が異なることで，回転方向における攪拌羽根の間隔が異なり，検出光の受光間隔も変化する。そのため，カートリッジを識別する上で好適な構成である。また，攪拌羽根を等間隔に配置することで，常に同じ受光間隔を検出することになり，誤判定が抑制される。

また，本発明の画像形成装置は，未定着トナーを被記録媒体に熱定着させる定着手段を備え，カートリッジは，定着手段に近いほど攪拌部材の攪拌羽根の数が多いこととするとよりよい。すなわち，定着手段に近いカートリッジほど，攪拌羽根の数を多く設定し，攪拌能力を向上させる。これにより，熱源である定着手段に近いカートリッジのトナーの流動性悪化を抑制し，画像品質の低下を防ぐことができる。

また，本発明の画像形成装置は，識別手段が識別した種別が所定の種別と合致しているか否かを判定する判定手段を備えることとするとよりよい。すなわち，装着されたカートリッジの種別が所定の種別と合致しているか否かを判定することで，不適切なカートリッジを抽出することができる。

さらに，上記の画像形成装置は，判定手段がカートリッジの種別として不適切と判断した際に，カートリッジの誤装着が生じている旨を報知する報知手段を備えることとするとよりよい。すなわち，カートリッジの誤装着を報知することで，ユーザが誤装着を認識することができる。報知手段としては，例えば操作パネルへのメッセージ表示が適用可能である。

本発明によれば，安全でかつ低コストにカートリッジの種別が判別可能な画像形成装置が実現している。

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

［画像形成装置の全体構成］
本形態の画像形成装置１００は，タンデム方式のカラープリンタであって，図１に示すように，被記録媒体である用紙７を供給する給紙トレイ５と，各色のトナー像を形成し，それらトナー像を順次に用紙７に転写する画像形成部１９と，トナー像を用紙７上に定着させる定着装置２８と，画像定着後の用紙７を載置する排紙トレイ５１と，ハウジングとなるケース３とを備えている。

画像形成部１９は，用紙７を搬送するベルト３１と，ブラック，シアン，マゼンタ，イエローの各色に対応した４つのプロセス部２５Ｋ，２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃとを備えている。以下の説明では，色毎に区別する必要がある場合は各部の符号にＫ（ブラック），Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン）の添え字を付し，区別する必要がない場合は添え字を省略する。本形態のプロセス部２５は，搬送方向上流側からＫ，Ｙ，Ｍ，Ｃの順に配置されている。なお，順序はこれに限るものではない。

ベルト３１は，一対の支持ローラ２７，２９間に架設される無端状のベルト部材である。ベルト３１は，駆動ローラである支持ローラ２９が回転することで循環移動し，用紙７をレジストローラ１７から定着器２８に向かって搬送する。

プロセス部２５は，感光体ドラム３３，帯電器３５，ＬＥＤ露光装置２３，現像器３７を備える。プロセス部２５は，プロセスカートリッジとして１つのユニットを構成しており，左右方向（図１中の奥行き方向）に着脱可能になっている。

ＬＥＤ露光装置２３は，感光体ドラム３３の軸方向に沿って列状に並べられた複数の発光ダイオード（不図示）を備えている。ＬＥＤ露光装置２３では，各色に対応する画像データに基づいて複数の発光ダイオードがオンオフ制御され，感光体３３の表面に光が照射される。

プロセス部２５では，感光体ドラム３３の表面が帯電器３５によって一様に帯電される。その後，ＬＥＤ露光装置２３からの光により露光され，用紙７に形成すべき画像の静電潜像が形成される。次いで，現像器３７によって，トナーが感光体ドラム３３に供給される。これにより，感光体ドラム３３上の静電潜像は，トナー像として可視像化される。

一方，給紙トレイ５に収容されている用紙７が，押圧板９によってピックアップローラ１３に向かって押し出され，ピックアップローラ１３の回転によって，レジストローラ１７に送られる。用紙７は，レジストローラ１７によって斜行補正され，所定のタイミングでベルト３１上に送り出される。

用紙７は，ベルト３１によって搬送され，感光体３３と転写ローラ４３との間の転写位置を通過する間に，各感光体３３の表面に担持されたトナー像が転写ローラ４３に印加される転写バイアスによって順次転写され，各色のトナー像が重ね合わせられてカラー画像が形成される。その後，カラー画像を担持した用紙７は，定着器２８に搬送される。

定着器２８では，トナー像が転写された用紙７を加熱・加圧し，トナー像を用紙７に定着させる。そして，定着器２８から出力された用紙７は，排紙ローラ４９によって排紙トレイ５１上に排出される。

［現像器の構成］
続いて，プロセスカートリッジを構成する現像器３７について説明する。現像器３７は，図２に示すように，現像部６０と，トナー収容部７０とを有し，両者が供給口６９を介して連通している。本形態では，現像剤として，非磁性の一成分トナーがトナー収容部７０内に充填される。

現像部６０には，トナーを担持するとともにそのトナーを感光体ドラム３３に向けて搬送する現像ローラ６１と，現像ローラ６１へのトナーの供給および現像ローラ６１上のトナーの掻き取りを行うトナー供給ローラ６２と，現像ローラ６１上のトナーの厚みを規制するとともにトナーを荷電する規制部材６３とを備えている。

トナー収容部７０には，トナーを攪拌する部材としてのアジテータ７１が設けられている。アジテータ７１は，図示しないモータによって回転駆動され，トナー収容部７０内のトナーを攪拌する。攪拌されたトナーの一部は，供給口６９を介して現像部６０に向かって放出される。また，トナー収容部７０の左右両側の側壁には，トナー残量検出用の透光窓７６，７６（図２中では一方の側の透光窓のみを図示）が設けられている。アジテータ７１およびトナーの残量検出機構の詳細については後述する。

供給口６９から現像部６０に放出されたトナーは，トナー供給ローラ６２の回転によって現像ローラ６１に供給され，このとき，トナー供給ローラ６２と現像ローラ６１との間で摩擦帯電される。現像ローラ６１上に供給されたトナーは，現像ローラ６１の回転に伴って規制部材６３と現像ローラ６１との間に進入し，摩擦帯電されつつ薄層化される。そして，感光体ドラム３３との対向位置にて，一部のトナーが感光体ドラム３３上へと移動し，静電潜像を可視化する。

［アジテータの構成］
続いて，アジテータ７１について詳説する。アジテータ７１は，図３に示すように，丸棒状の回転軸７２と，回転軸７２の両端部に位置するワイパ部７３，７３と，回転軸７２からその径方向外側に向けて延設される攪拌部７４とを有している。

ワイパ部７３は，回転軸７２からその径方向外側に向けて延設される略板状のワイパ支持板７３１と，ワイパ支持板７３１の先端部に取り付けられ，ウレタンゴム等の弾性部材からなるワイパ７３２とを有している。ワイパ７３２は，回転軸７２の軸方向外側に張り出すようにワイパ支持板７３１に取り付けられている。ワイパ７３２は，回転軸７２の回転に伴って回転軸７２を中心に回動し，トナー収容部７０の左右両側の側壁に位置する透光窓７６（図２参照）の表面に摺接してその表面に付着したトナーを拭き取る。

攪拌部７４は，トナー収容部７０のほぼ全幅にわたる幅寸法を有する平板状の攪拌板７４１と，攪拌板７４１と回転軸７２とを連接する連接部材７４３とを有している。攪拌板７４１は，回転軸７２の回転に伴って回転軸７２を中心に回動し，トナー収容部７０内に格納されたトナーを攪拌する。

なお，図２および図３に示したアジテータ７１では，攪拌部７４が回転軸７２上に１つしか設けられていないが，複数も受けてもよい。また，ワイパ７３２は，必ずしもワイパ支持板７３１に支持されているものに限るものではない。すなわち，攪拌部７４の攪拌板７４１や連結部材７４３に支持されていてもよい。

［トナー残量検出機構の構成］
続いて，トナー残量検出機構について詳説する。トナー残量検出機構は，画像形成装置本体に配置される２つの光学センサによって構成される。具体的には，図４に示すように，一方の透光窓７６の外側に発光素子９１が，他方の透光窓７６の外側に受光素子９２がそれぞれ配置される。そして，トナー残量検出用の検出光９０が発光素子９１から射出され，トナー収容部７０内を通過した検出光９０を受光素子９２にて検出し，その出力値に応じてトナーの残量を判断する。

図５は，トナー残量検出機構における一般的なトナー検出波形を示している。図５のグラフ中，縦軸はトナー検出レベルを示している。トナー残量検出機構では，トナーによって透光窓７６が完全に遮光されている状態（受光素子９２にとっては受光レベルが低い状態）ではトナー検出レベルが高くなり，透光窓７６が遮光されていない状態（受光素子９２にとっては受光レベルが高い状態）ではトナー検出レベルが低くなる。

現像器３７では，攪拌部７４が回動することでトナーを掻き集める。トナーが掻き集められると，透光窓７６が徐々にトナーに覆われ，発光素子９１と受光素子９２との間の光路が徐々に遮光される。すなわち，トナーが掻き集められることで，トナー検出レベルが徐々に上昇する。そして，攪拌部７４が透光窓７６を通過すると，掻き集められたトナーも透光窓７６を通過することになり，トナーによる遮光度合いが低くなる。すなわち，トナー検出レベルが急降下する。光の通過期間（ｔ）は，トナーのエンプティ判断に利用される。

また，トナー検出波形中，トナー検出レベルが急降下したタイミングから次の急降下のタイミングまでの間隔，すなわちトナー検出波形が描くパルスの周期が，攪拌部７４が透光窓７６を通過する間隔（Ｔ）となる。この間隔（Ｔ）がトナー残量検出機構のオンオフの周期となる。攪拌部７４が回転軸７２上に１つのみ設けられている場合には，間隔（Ｔ）は攪拌部７４の１回転する期間と等しい。間隔（Ｔ）は，現像器３７の種別判断に利用される。現像器３７の種別判断の詳細については後述する。

なお，実際には，あらかじめトナー検出レベルの閾値が定義され，閾値以下であればオフとして，閾値よりも大きければオンと変換され，トナー検出波形は方形波として扱われる。すなわち，通過期間（ｔ）は，オフの期間であり，間隔（Ｔ）は，方形波パルスの検出間隔となる。

［画像形成装置の電気的構成］
続いて，画像形成装置１００の電気的構成について説明する。画像形成装置１００は，図６に示すように，ＣＰＵ８１（判断手段の一例）と，ＲＯＭ８２と，ＲＡＭ８３と，ＥＥＰＲＯＭ８４と，操作部８５と，画像形成部１９と，表示部８７（警告手段の一例）と，ネットワークインターフェース８９と，発光素子９１Ｋ，９１Ｙ，９１Ｍ，９１Ｃと，受光素子９２Ｋ，９２Ｙ，９２Ｍ，９２Ｃとを備えている。発光素子９１および受光素子９２は，プロセス部２５ごとに１つずつ配置され，前述したトナー残量の検出に供する。

ＲＯＭ８２には，画像形成装置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。ＲＡＭ８３は，各種制御プログラムが読み出される作業領域として，あるいは画像データを一時的に記憶する記憶領域として利用される。

ＣＰＵ８１は，ＲＯＭ８２から読み出したプログラムに従って，ＲＡＭ８３に処理結果を記憶させながら，画像形成装置１００の動作を制御する。例えば，ＣＰＵ８１では，発光素子９１を所定のタイミングで発光させ，受光素子９２から得られるトナー検出波形を基に現像器３７の種別を判断する。

操作部８５は，複数のボタンやスイッチからなり，ユーザによって印刷開始の指示等の各種の入力操作が行われる。表示部８７は，液晶ディスプレイやランプからなり，各種の設定画面や動作状態を表示する。また，表示部８７には，ＣＰＵ８１によって画像形成装置１００の何らかの異常を検知した際に，異常があったことを警告する警告表示がなされる。ネットワークインターフェース８９は，ネットワークを介して外部の情報処理装置に接続されており，双方向のデータ通信を可能にしている。

［現像器の種別判別処理］
続いて，現像器３７の種別判別のメカニズムについて説明する。画像形成装置１００では，各受光素子９２の出力から得られるトナー検出波形を基に現像器３７の種別を判別する。

本形態では，プロセス部２５ごとに，現像器３７に内蔵されるアジテータ７１の，攪拌部７４の数が異なる。具体的に本形態では，プロセス部２５Ｋの現像器３７Ｋが攪拌部７４を１つ，プロセス部２５Ｙの現像器３７Ｙが攪拌部７４を２つ，プロセス部２５Ｍの現像器３７Ｍが攪拌部７４を４つ，プロセス部２５Ｃの現像器３７Ｃが攪拌部７４を６つ備えている。各攪拌部７４は，攪拌部７４の回転方向に等間隔に配置されている。なお，各現像器３７の回転軸７２の回転速度は等しい。

図７は，プロセス部２５Ｋ（攪拌部７４が１つ）についての，アジテータ７１の構成（ａ）とそのトナー検出波形（ｂ）の例を示している。図７中の矢印Ｔｋは，トナー検出波形のオンオフの周期を示しており，攪拌部７４が１回転する間にトナー検出レベルのオンが１回検出される。

図８は，プロセス部２５Ｙ（攪拌部７４が２つ）についての，アジテータ７１の構成（ａ）とそのトナー検出波形（ｂ）の例を示している。図８中の矢印Ｔｙは，トナー検出波形のオンオフの周期を示しており，攪拌部７４が１回転する間にトナー検出レベルのオンが２回検出される。そして，プロセス部２５Ｙの周期Ｔｙは，プロセス部２５Ｋの周期Ｔｋと比較して１／２となる。

図９は，プロセス部２５Ｍ（攪拌部７４が４つ）についての，アジテータ７１の構成（ａ）とそのトナー検出波形（ｂ）の例を示している。図９中の矢印Ｔｍは，トナー検出波形のオンオフの周期を示しており，攪拌部７４が１回転する間にトナー検出レベルのオンが４回検出される。そして，プロセス部２５Ｍの周期Ｔｍは，プロセス部２５Ｋの周期Ｔｋと比較して１／４となる。

図１０は，プロセス部２５Ｃ（攪拌部７４が６つ）についての，アジテータ７１の構成（ａ）とそのトナー検出波形（ｂ）の例を示している。図１０中の矢印Ｔｃは，トナー検出波形のオンオフの周期を示しており，攪拌部７４が１回転する間にトナー検出レベルのオンが６回検出される。そして，プロセス部２５Ｃの周期Ｔｃは，プロセス部２５Ｋの周期Ｔｋと比較して１／６となる。

図７から図１０に示したように，本形態では，現像器３７の種類別に，トナー検出波形のオンオフの周期および１回転あたりのトナー検出レベルのオフからオンになる回数（オン回数）が異なる。そのため，トナー検出波形のオンオフの周期およびオン回数の少なくとも一方を検出することで現像器３７の種別を判別できる。

なお，プロセス部２５Ｋ，２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃのアジテータ７１の攪拌部７４の数は，図１１に示すように，定着器２８に近いほど多い。本形態では，プロセス部２５Ｋ，２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃの順に定着器２８との距離が短くなり，定着器２８に最も隣接するプロセス部２５Ｃの攪拌部７４の数が最も多い。

すなわち，定着器２８のような熱源に近い現像器３７ほど，その熱の影響を受けてトナー収容部７０内に収容されているトナーの流動性が悪化する。トナーの流動性の悪化はトナーの帯電性に影響を与え，画像品質の低下を招く。一方，アジテータ７１の攪拌能力は，一般的に攪拌部７４の数が多いほど高い。そこで，定着器２８に近いプロセス部２５ほど，アジテータ７１の攪拌部７４の数が多い種別を設定する。これにより，トナーの流動性悪化を抑制し，画像品質の低下を防ぐことができる。

［画像形成装置の準備手順］
以下，画像形成装置１００の準備動作を，図１２のフローチャートを参照しつつ説明する。なお，本準備動作は，電源投入直後や，プロセスカートリッジが装着され，本体カバーが閉じられた直後に実行される。

画像形成装置１００の電源が投入されると，まず，定着器２８が所定の温度まで加熱される（Ｓ１０１）。次に，感光体ドラム３３が回転し，感光体ドラム３３に摺接するクリーニングブレードによって感光体ドラム３３の表面が清掃される（Ｓ１０２）。次に，現像器３７のアジテータ７１が回転し，トナー収容部７０内に収容されているトナーが解される（Ｓ１０３）。なお，Ｓ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０３の処理の順序はこれに限るものではない。また，各処理を同時に行ってもよい。

次に，プロセス部２５ごとに受光素子９２の出力信号を取得する（Ｓ１０４）。そして，取得した出力信号を基に，装着されている現像器３７の種別を判別する（Ｓ１０５）。本形態では，トナー色ごとにアジテータ７１の攪拌部７４の数が異なり，装着されている現像器３７のトナー色が判別される。

次に，装着されている現像器３７のトナー色が適切か否かを判断する（Ｓ１０６）。現像器３７のトナー色が適切であれば（Ｓ１０６：ＹＥＳ），その判定した種別をＲＡＭ８３等の記憶手段に記憶する（Ｓ１０７）。すなわち，１つのカートリッジ装着箇所に適合する種別が複数あり，その種別によってその後の制御が異なる場合がある。例えば，トナーの初期蓄積量によってトナーエンプティの警告制御が異なることが考えられる。そのような場合，判定した種別を記憶しておくことで，後の制御においてその記憶した種別を読み出し，その種別ごとに異なる制御を行うことができる。その後，準備完了モードに移行する（Ｓ１０８）。

一方，現像器３７のトナー色が不適切であれば（Ｓ１０６：ＮＯ），表示部８７の液晶ディスプレイに，不適切な現像器３７が装着されている旨の警告メッセージを表示する（Ｓ１０９）。これにより，ユーザは現像器３７ないしプロセスカートリッジの誤装着を認知することができる。なお，報知手段としては，表示部８７へのメッセージ表示の他，例えば，エラーランプの点灯，警告音の発音，他の情報装置へのデータ送信であってもよい。Ｓ１０８の処理あるいはＳ１０９の処理後，本処理を終了する。

［現像器の種別判別処理の応用例］
続いて，現像器３７の種別判別の応用例について説明する。本応用例では，アジテータ７１の攪拌部７４の数を変えずに，受光素子９２Ｋ，９２Ｙ，９２Ｍ，９２Ｃの出力から得られる出力信号（トナー検出波形）を基に現像器３７の種別を判別する。

すなわち，本応用例では，各プロセス部２５Ｋ，２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃで，現像器３７に内蔵されるアジテータ７１の攪拌部７４の数は同じであるが，プロセス部２５Ｋ，２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃごとに回転軸７１上の攪拌部７４の配置が異なる。なお，各現像器３７の回転軸７２の回転速度は等しい。

具体的に，本応用例の攪拌部７４の数は，各プロセス部２５Ｋ，２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃともに２つである。すなわち，すべてのプロセス部２５において，攪拌部７４が１回転する間にトナー検出レベルのオンが２回検出される。

本応用例のプロセス部２５Ｋは，前述の実施例のプロセス部２５Ｙの構成（図８参照）に等しい。すなわち，隣り合う攪拌部７４，７４間の角度は１８０度である。なお，本応用例では，図８中の矢印Ｔｙを，本応用例のプロセス部２５Ｋにおける受光間隔Ｔｋとする。

図１３は，プロセス部２５Ｙ（攪拌部７４が２つ）についての，アジテータ７１の構成（ａ）とそのトナー検出波形（ｂ）の例を示している。プロセス部２５Ｙでは，アジテータ７１の攪拌部７４の回転方向の間隔が他のプロセス部２５と異なる。具体的には，第１の攪拌部７４Ａと第２の攪拌部７４Ｂとの間の角度θｙが１３５度となるように両攪拌部７４Ａ，７４Ｂが配置されている。そのため，受光間隔は，プロセス部２５Ｋの受光間隔Ｔｋよりも短い間隔と長い間隔とが生じる。図１３中の矢印Ｔｙは，その短い方の間隔を示している。すなわち，プロセス部２５Ｙの受光間隔Ｔｙは，プロセス部２５Ｋの受光間隔Ｔｋと比較して３／４である。

図１４は，プロセス部２５Ｍ（攪拌部７４が２つ）についての，アジテータ７１の構成（ａ）とそのトナー検出波形（ｂ）の例を示している。具体的には，第１の攪拌部７４Ａと第２の攪拌部７４Ｂとの間の角度θｍが９０度となるように両攪拌部７４Ａ，７４Ｂが配置されている。そのため，プロセス部２５Ｙと同様に，受光間隔としてプロセス部２５Ｋの受光間隔Ｔｋよりも短い間隔と長い間隔とが生じる。図１４中の矢印Ｔｍは，その短い方の間隔を示している。すなわち，プロセス部２５Ｍの受光間隔Ｔｍは，プロセス部２５Ｋの受光間隔Ｔｋと比較して１／２である。

図１５は，プロセス部２５Ｃ（攪拌部７４が２つ）についての，アジテータ７１の構成（ａ）とそのトナー検出波形（ｂ）の例を示している。具体的には，第１の攪拌部７４Ａと第２の攪拌部７４Ｂとの間の角度θｃが４５度となるように両攪拌部７４Ａ，７４Ｂが配置されている。そのため，プロセス部２５Ｙと同様に，受光間隔としてプロセス部２５Ｋの受光間隔Ｔｋよりも短い間隔と長い間隔とが生じる。図１５中の矢印Ｔｃは，その短い方の間隔を示している。すなわち，プロセス部２５Ｃの受光間隔Ｔｃは，プロセス部２５Ｋの受光間隔Ｔｋと比較して１／４である。

図８および図１３から図１５に示したように，本形態では，現像器３７の種類別に，受光素子９２の受光間隔が異なる。そのため，その受光間隔を基に現像器３７の種別を判別できる。

なお，本応用例においては，攪拌部７４の数を等しくしていることから，各プロセス部２５に攪拌能力の違いは生じ難い。そこで，定着器２８に隣接するプロセス部２５Ｃについては，攪拌部７４の数を多くし，攪拌能力を向上させることが望ましい。アジテータ７１の構成としては，攪拌部７４の数が３以上であればよく，例えば図９に示した構成が適用可能である。この場合，プロセス部２５Ｃと他のプロセス部２５との識別には１回転あたりのトナー検出レベルのオン回数を利用し，プロセス部２５Ｃ以外のプロセス部の識別には受光間隔を利用する。すなわち，受光間隔と１回転あたりのトナー検出レベルのオン回数とを組み合わせて判別することで，すべてのプロセス部の識別が可能になる。

以上詳細に説明したように本実施の形態の画像形成装置１００は，発光素子９１と受光素子９２との組み合わせによって，トナー収容部７０の透光窓７６を通過する検出光を基にトナーの残量を検出するトナー残量検知機構を有している。さらに，画像形成装置１００では，同じく受光素子９２から得られる出力信号（トナー検出波形）を基に，カートリッジの種別を識別している。すなわち，画像形成装置１００では，透光窓７６からの入射光をトナーの残量検出の他，カートリッジの種別識別にも共用している。そのため，特別な機構（装着時のメカ構成，ＩＣチップ）なしでカートリッジの種別を識別可能である。よって，安全でかつ低コストにカートリッジの種別が判別可能な画像形成装置が実現している。

また，実施の形態では，カートリッジごとに攪拌部７４の数を変えることで受光間隔あるいは受光回数を異ならせている。そして，受光間隔と受光回数との少なくとも一方を取得することで種別判別を実現している。さらに，実施の形態では，攪拌部７４を等間隔に配置することで，常に同じ受光間隔を検出することになり，応用例と比較して誤判定が抑制される。一方，応用例では，カートリッジごとに攪拌部７４の数は同じで，攪拌部７４の回転方向における間隔を変えることで受光間隔を異ならせている。応用例では，識別する種別が増えたとしても，攪拌部７４の数を増やす必要はなく，実施の形態と比較して小部品点数で複数の種別に対応できる。

また，画像形成装置１００では，定着器２８に最も近いプロセス部２５Ｃの攪拌部７４数を最も多くしている。すなわち，熱源に近いカートリッジほど，攪拌能力を向上させている。これにより，定着器２８に近いカートリッジほどトナーの流動性悪化が抑制され，結果として画像品質の低下が抑制される。

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，複写機，ＦＡＸ等，トナーを収容するカートリッジの着脱を行うものであれば適用可能である。

また，本実施の形態では，カートリッジとしてプロセスカートリッジを適用しているが，これに限るものではない。例えば，トナーの収容部のみを交換可能なトナーカートリッジであってもよい。

また，実施の形態では，カラープリンタに本発明を適用しているが，モノクロプリンタであっても適用可能である。すなわち，カートリッジの誤装着は，必ずしもカラー画像形成装置に限るものではなく，モノクロ専用の画像形成装置であっても起こり得る。例えば，トナーの初期蓄積量によって制御が異なる画像形成装置では，トナーの初期蓄積量が不適当なプロセスカートリッジが誤装着されることで，動作不良が発生することが考えられる。そこで，トナーの初期蓄積量ごとにカートリッジ内の攪拌部の数や配置を変えることでプロセスカートリッジの誤装着を検出でき，動作不良を防止することができる。

実施の形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 現像器の概略構成を示す断面図である。 画像形成装置本体の前後方向から見たアジテータの概略構成を示す断面図である。 トナー残量検出機能の概念を示す概略図である。 トナー残量検出機構における一般的なトナー検出波形を示すグラフである。 実施の形態にかかる画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。 攪拌部が１つのアジテータの概略構成とそのトナー検出波形の一例を示す図である。 攪拌部が２つのアジテータ（攪拌部は等間隔）の概略構成とそのトナー検出波形の一例を示す図である。 攪拌部が４つのアジテータ（攪拌部は等間隔）の概略構成とそのトナー検出波形の一例を示す図である。 攪拌部が６つのアジテータ（攪拌部は等間隔）の概略構成とそのトナー検出波形の一例を示す図である。 プロセスカートリッジの配置とアジテータの数との関係を示す概念図である。 画像形成装置の電源投入時の動作手順を示すフローチャートである。 攪拌部が２つのアジテータ（攪拌部は非等間隔：３／４周期）の概略構成とそのトナー検出波形の一例を示す図である。 攪拌部が２つのアジテータ（攪拌部は非等間隔：１／２周期）の概略構成とそのトナー検出波形の一例を示す図である。 攪拌部が２つのアジテータ（攪拌部は非等間隔：１／４周期）の概略構成とそのトナー検出波形の一例を示す図である。

符号の説明

２５ プロセス部
２８ 定着器
３７ 現像器
６０ 現像部
７０ トナー収容部
７１ アジテータ
７３ ワイパ部
７４ 攪拌部
７６ 透光窓
９１ 発光素子
９２ 受光素子
１００ 画像形成装置

Claims (7)

1. トナーを収容し，透光窓が設けられた収容部と，前記収容部内に位置し，トナーを攪拌する攪拌部材とを備えたカートリッジと，
   前記攪拌部材の攪拌によって変化する前記透光窓からの入射光の受光結果を基に，前記収容部内のトナーの残量を検出する検出手段と，
   前記入射光の受光間隔および所定期間中の前記入射光の受光回数の少なくとも一方を基に，前記カートリッジの種別を識別する識別手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載する画像形成装置において，
   前記カートリッジは，複数装着されていることを特徴とする画像形成装置。
3. 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，
   前記攪拌部材は，カートリッジごとに，攪拌羽根の回転方向における間隔が異なることを特徴とする画像形成装置。
4. 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，
   前記攪拌部材は，カートリッジごとに，攪拌羽根の数が異なることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１つに記載する画像形成装置において，
   未定着トナーを被記録媒体に熱定着させる定着手段を備え，
   前記カートリッジは，前記定着手段に近いほど攪拌部材の攪拌羽根の数が多いことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１つに記載する画像形成装置において，
   前記識別手段が識別した種別が所定の種別と合致しているか否かを判定する判定手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６に記載する画像形成装置において，
   前記判定手段がカートリッジの種別として不適切と判断した際に，カートリッジの誤装着が生じている旨を報知する報知手段を備えることを特徴とする画像形成装置。

Images