JP2011022176A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】識別動作の安定性を確保し、確実にカートリッジの種別が識別可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１００は、トナー収容部７０と回転軸７２とを備えたカートリッジと、カートリッジの外部に隣接して配置された発光素子９５および受光素子９６を有する光学検出器９７と、カートリッジの外壁と光学検出器９７との間に配置され、回転軸７２に接続されて回転軸７２に垂直に延びる遮光板であって、発光素子９５からカートリッジの外壁に向かう光を遮光する遮光板１０３と、発光素子９５と対向する遮光板１０３の表面に設けられ、発光素子９５からの光を反射する反射部材であって、カートリッジの種別に応じて、遮光板１０３の表面における設置態様が異なる第１反射部材１０５と、第１反射部材１０５からの反射光を受光する受光素子９６の受光結果に基づいて、カートリッジの種別を識別する識別手段とを備える。
【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を識別することが可能な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、装置本体に対して着脱可能なユニットとしたカートリッジが利用されている。例えば、そのようなカートリッジは、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、電気的な記憶手段である不揮発性のＮＶＲＡＭ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、特許文献１に記載の技術では、次のような問題があった。すなわち、ＮＶＲＡＭに記憶された情報が本体側の読み取り手段によって読み取られる際に、電気的な構成は電気的な接触が必要になるため、交換の際に接触部に入るほこりや付着する汚れなどが接触面に溜まると、接触不良により識別動作が確実に行えないことがある。またカートリッジの交換時に、作業者の静電気により電気回路が破壊されてしまうおそれがある。

本発明は、前記した従来技術の問題点を解決するためになされたものである。その目的とするところは、識別動作の安定性を確保し、確実にカートリッジの種別が識別可能な画像形成装置を提供することにある。

本発明に係る印刷制御装置は、次のような構成を有している。
（１）トナーを収容する収容部と、前記収容部内に位置し、トナーを攪拌する攪拌部材を回転させる軸とを備えたカートリッジと、前記カートリッジの外部に隣接して配置された発光素子および受光素子を有する光学検出器と、前記カートリッジの外壁と前記光学検出器との間に配置され、前記軸に接続されて前記軸に垂直に延びる遮光板であって、前記発光素子から前記カートリッジの外壁に向かう光を遮光する遮光板と、前記発光素子と対向する前記遮光板の表面に設けられ、前記発光素子からの光を反射する反射部材であって、前記カートリッジの種別に応じて、前記遮光板の表面における設置態様が異なる第１反射部材と、前記第１反射部材からの反射光を受光する前記受光素子の受光結果に基づいて、
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。

本発明によれば、カートリッジの外部に配置された遮光板上において第１反射部材の設置態様がカートリッジの種別に応じて異なる構成であることから、識別動作の安定性を確保し、確実にカートリッジの種別を識別できる。

（２）（１）に記載の発明において、前記遮光板と対向する前記カートリッジの一方の側壁に設けられた透光窓と、前記カートリッジの一方の側壁とは反対側に位置する前記カートリッジの他方の側壁の内部に設けられた第２反射部材と、前記受光素子により受光された光が前記第１反射部材又は前記第２反射部材のどちらに反射されたのか判別する判別手段と、前記判別手段が前記第２反射部材により反射された光であると判別したときに、前記第２反射部材により反射された光を受光する前記受光素子の受光時間に基づいて、前記収容部内にあるトナーの現在の残量を検出する検出手段とを備える。

本発明によれば、光学検出器がカートリッジの種別識別とトナー残量検出とに共用されているため、カートリッジの種別認識とトナーの残量検出とが、複雑な検出手段を用いることなく、簡単な構成で可能となる。

（３）（２）に記載の発明において、前記透光窓上を通過する前記遮光板の始端部と前記第１反射部材の始端部との第1の所定間隔に対応する第１の所定遮光時間を記憶する第１
記憶手段と、前記遮光板の終端部と前記第１反射部材の終端部との第２の所定間隔に対応し、第１の所定遮光時間と異なる第２の所定遮光時間を記憶する第２記憶手段とを備え、前記判別手段は、前記受光素子が前記発光素子からの光を受光しない遮光時間が前記第１の所定遮光時間と前記第２の所定遮光時間とのいずれかと一致したか否かを決定し、前記受光素子の遮光時間が前記第１の所定遮光時間と一致したと決定したときに、前記受光素子の遮光時間の後に出現する受光時間が前記第１反射部材からの反射光の受光時間と判別し、前記受光素子の遮光時間が前記第２の所定遮光時間と一致したと決定したときに、前記受光素子の遮光時間の後に出現する受光時間が前記第２反射部材からの反射光の受光時間と判別する。

本発明によれば、光学検出器がカートリッジの種別識別とトナー残量検出とに共用されている構成において、受光素子が第１反射部材又は第２反射部材のどちらに反射された光を受光したのかを正確に判別することができる。

（４）（２）に記載の発明において、前記透光窓上を通過する前記遮光板の始端部と前記第１反射部材の始端部との第1の所定間隔に対応する第１の所定遮光時間を記憶する第１
記憶手段と、前記発光素子からの光が前記遮光板により遮光されたときの前記受光素子の受光結果に基づいて、遮光時間を算出する遮光時間算出手段と、前記遮光時間算出手段により算出された遮光時間が前記第１記憶手段により記憶された第1の所定遮光時間であれ
ば、トナーの残量がないと判断し、前記遮光時間算出手段により算出された遮光時間が前記第１の所定遮光時間以上の時間であれば、トナーの残量があると判断する判断手段とを備える。

本発明によれば、算出された受光素子の遮光時間が第１の所定遮光時間であれば、トナーの残量がないと判断し、その算出された遮光時間が第１の所定遮光時間以上の時間であれば、トナーの残量があると判断することから、トナーの残量があるか否かを高い精度で判断することができる。

（５）（１）から（４）のいずれか１つに記載の発明において、前記第１反射部材は、カートリッジの種別に応じて、前記第１反射部材の大きさが異なり、前記識別手段は、前記
第１反射部材からの反射光を受光する前記受光素子の受光結果から算出された受光時間に基づいて、前記カートリッジの種別を識別する。

本発明によれば、受光素子の受光時間が、第１反射部材の大きさに応じて確実に変化する構成であることから、反射部材の反射率に応じて受光量が異なる構成に比べ、確実に受光時間の変化を検出することができる。従って、より確実にカートリッジの種別を識別することができる。

（６）（１）から（４）のいずれか１つに記載の発明において、前記第１反射部材は、カートリッジの種別に応じて、前記第１反射部材の数が異なり、前記識別手段は、前記第１反射部材からの反射光を受光する前記受光素子の受光結果から算出された所定期間中の反射光を受光する回数に基づいて、前記カートリッジの種別を識別する。

本発明によれば、カートリッジの種別に応じて、第１反射部材の数が異なるように、遮光板に第１反射部材が配置される。この結果、反射部材の反射率に応じて受光量が異なる構成に比べ、確実に受光回数の変化を検出することができ、より確実にカートリッジの種別を識別することができる。例えば、遮光板の形状がカートリッジの種別にかかわらず同一形状に設定された場合、同一形状の遮光板に数の異なる第１反射部材を配置して、カートリッジの種別を識別することができる。従って、同一形状のカートリッジや遮光板を共用できるため、製造コストを抑えることができる。

（７）（１）から（６）のいずれか１つに記載の発明において、複数種類の前記カートリッジが装置本体に対して着脱可能に構成され、前記光学検出器および前記遮光板は、前記複数種類のカートリッジにそれぞれ対応して複数備えられている。

本発明によれば、カートリッジ毎に光学検出器および遮光板が配置され、カートリッジが複数装着されている。従って、カートリッジの誤装着が顕著に生じる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カートリッジの種別を識別できる。

（８）（１）から（７）のいずれか１つに記載の発明において、前記識別手段が識別し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判定手段と、前記判定手段が合致していないと判定したときに、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。

本発明によれば、所定の種別と合致しているか判定することができ、合致していない場合は、カートリッジの誤装着が生じている旨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。

本発明によれば、カートリッジの外部に配置された遮光板上において第１反射部材の設置態様がカートリッジの種別に応じて異なる構成であることから、識別動作の安定性を確保し、確実にカートリッジの種別を識別できる。

本発明の第１の実施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。 現像器の上部分付近の概略構成を示す断面図である。 カートリッジの種別識別機構の概念を示す概略図である。 トナー残量検出機構の概念を示す概略図である。 第１の実施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。 カートリッジの種別に応じて第１反射部材１０５の大きさが異なる第１の実施形態における遮光板１０３Ｋ及び第１反射部材１０５Ｋの概略構成の一例を示す図である。 トナー残量がない時における受光信号ＲＳＫの一例を示す図である。 トナー残量がある時における受光信号ＲＳＫの一例を示す図である。 上記第１の実施形態における遮光板１０３Ｙ及び第１反射部材１０５Ｙの概略構成の一例を示す図である。 トナー残量がない時における受光信号ＲＳＹの一例を示す図である。 トナー残量がある時における受光信号ＲＳＹの一例を示す図である。 上記第１の実施形態における遮光板１０３Ｍ及び第１反射部材１０５Ｍの概略構成の一例を示す図である。 トナー残量がない時における受光信号ＲＳＭの一例を示す図である。 トナー残量がある時における受光信号ＲＳＭの一例を示す図である。 上記第１の実施形態における遮光板１０３Ｃ及び第１反射部材１０５Ｃの概略構成の一例を示す図である。 トナー残量がない時における受光信号ＲＳＣの一例を示す図である。 トナー残量がある時における受光信号ＲＳＣの一例を示す図である。 上記第１の実施形態におけるカートリッジの種別識別動作の手順を示すフローチャートである。 上記第１の実施形態において、トナー残量が少なくなってきた時における受光信号ＲＳＫの一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態にかかる画像形成装置において、カートリッジの種別に応じて第１反射部材１０５の数が異なる場合の遮光板１０３及び第１反射部材１０５の概略構成の一例を示す図である。 第１反射部材１０５の数が異なる場合で、かつ、トナー残量がない時における受光信号ＲＳＹの一例を示す図である。

［第１の実施形態］
以下、本発明にかかる画像形成装置を具体化した第１の実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態は、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。なお、図面において、上下方向、前後方向、及び左右方向は、矢印で示した方向を意味する。

＜画像形成装置の全体構成＞

本実施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器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。本実施形態のプロセス部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。本実施形態のプロセス部２５Ｋ、２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃは、本発明のカートリッジの一例である。

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、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用紙７に形成される。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から送り出された用紙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の一部を構成する現像器３７について説明する。現像器３７は、図１に示すように、ケース４内に現像部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。本実施形態では、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。本実施形態のトナー収容部７０は、本発明の収容部の一例である。

現像部６０は、現像ローラ６１と、トナー供給ローラ６２と、規制部材６３とを備えている。現像ローラ６１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。トナー供給ローラ６２は、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。規制部材６３は、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。

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
て送り出される。本実施形態のアジテータ７１が、本発明の攪拌部材の一例である。

供給口６９から現像部６０に送り出されたトナーは、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、現像ローラ６１と感光体ドラム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。

続いて、図２を用いて、アジテータ７１について詳説する。図２は、現像器３７の上部分付近の概略構成を示す断面図である。アジテータ７１は、左右方向に延びる丸棒状の回転軸７２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。本実施形態の回転軸７２が、本発明の攪拌部材を回転させる軸の一例である。

攪拌部７４は、トナー収容部７０の左右方向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。

連接部材７４３には、図２に示すように開口部９３が形成されており、連接部材７４３の面が回転時にトナーから受ける抵抗を減少させるように構成されている。また、連接部材７４３及び攪拌板７４１の左右方向長さは、ケース４の左右方向長さよりも短くなるように設定されており、図２に示すように、連接部材７４３及び攪拌板７４１の左右の各側部は、ケース４の側壁８６、９４に接触しないように所定の間隔を有するように配置されている。

＜カートリッジの種別識別機構の構成＞
次に、図２、図３を用いてカートリッジの種別識別機構の構成について詳説する。ここで言うカートリッジの種別識別とは、例えば、トナー容量やトナー色等が異なるカートリッジの種別を識別することである。図３はカートリッジの種別識別機構の概念を示す概略図である。カートリッジの種別識別機構は、画像形成装置本体に配置される発光素子９５と受光素子９６とを有する光学検出器９７と、この光学検出器９７と対向する遮光板１０３と、その遮光板１０３の表面に設けられた第１反射部材１０５とによって構成される。具体的には、図２に示すように、側壁９４から外に回転軸７２が延びる右側において、発光素子９５と受光素子９６とが隣接して配置され、ケース４の側壁９４と光学検出器９７との間に第１反射部材１０５が配置されている。本実施形態の発光素子９５、受光素子９６及び光学検出器９７が、本発明の発光素子、受光素子及び光学検出器の一例である。また、本実施形態の遮光板１０３が、本発明の遮光板の一例であり、第１反射部材１０５が、本発明の第１反射部材の一例である。

遮光板１０３は、図２に示すように、側壁９４から外方に延びる回転軸７２から垂直に延びるように設けられ、ＡＢＳ樹脂等の樹脂で回転軸７２と一体に成形された板状部材である。遮光板１０３は、攪拌部７４と共に回転軸７２を中心として回転するように構成されている。また、遮光板１０３は、透光窓７６の配置位置を通過し、透光窓７６への光を遮る。遮光板１０３の大きさが大きいほど、遮光板１０３が通過するのにかかる時間が長くなり、前記光を遮る時間が長くなる。なお、透光窓７６は、ケース４の一方の側壁９４に設けられ、後述するトナー残量検出に用いられる。本実施形態の透光窓７６、本発明の透光窓の一例である。

図２に示すように、左右一対のフレーム１０６が、画像形成装置１００の内部に設けら
れている。光学検出器９７は、右側のフレーム１０６にホルダ１０９で支持される発光回路９８及び受光回路９９と、該発光回路９８上に設けられた発光素子９５と、該受光回路９９上に設けられた受光素子９６とから構成されている。また、ホルダ１０９はプラスチックから形成されており、ホルダ１０９の透光窓７６に対向する左側には、一体成形によりプラスチックレンズ１０７、１０８が形成されている。

発光素子９５から出射された光は、プラスチックレンズ１０７によって略平行光化され、第１反射部材１０５に入射した光が反射され、反射された光がプラスチックレンズ１０８によって集光され、受光素子９６にて受光される。図３に示すように、第１反射部材１０５が透光窓７６上を覆うときに、発光素子９５から出射した光が第１反射部材１０５に反射されて受光素子９６により受光される。第１反射部材１０５は、遮光板１０３の回転と共に透光窓７６上を通過し、発光素子９５から出射された光を反射する。

受光素子９６は受光した光量に応じて出力電圧値が変化する素子であり、受光すると受光素子９６の出力信号が受光回路９９で整形されて受光信号として出力される。受光回路９９は、所定の閾値と出力電圧値とを比較し、閾値よりも高い出力電圧値についてはオン信号に変換し、閾値よりも低い出力電圧値についてはオフ信号に変換することにより、受光信号を方形波に波形整形する。つまり、オン信号に変換されると受光信号の波形が立ち上がり、オフ信号に変換されると受光信号の波形が立ち下がる。受光信号は、オン信号とオフ信号が含まれる。

本実施形態では、カートリッジの種別を識別する際に、オン信号に変換され受光信号の波形が立ち上がっている時間が受光時間として処理され、オフ信号に変換され受光信号の波形が立ち下がっている時間が遮光時間として処理される。受光時間は、第１反射部材１０５が透光窓７６を通過する時間であり、第１反射部材１０５の大きさを変えることによって変更可能である。本実施形態では、この受光時間の違いを検出することによってカートリッジの種別が識別される。本実施形態では、第１反射部材１０５の大きさが、プロセス部２５の種別に応じて異なる態様であり、この第１反射部材１０５の大きさが異なる態様が、本発明の第１反射部材の異なる設置態様の一例である。

また、本実施形態では、プロセス部２５の種別に応じて、遮光板１０３と第１反射部材１０５との大きさが異なる。具体的に本実施形態では、第１反射部材１０５が透光窓７６上を通過する時間が異なるように例えば、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａ、図９Ａに示すように、第１反射部材１０５の弧の長さが長さＴ１、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ７となる第１反射部材１０５を用いる。なお、各現像器３７の回転軸７２の回転速度は等しい。

図６Ａは、プロセス部２５Ｋについての、遮光板１０３Ｋ及び第１反射部材１０５Ｋの概略構成の一例を示している。プロセス部２５Ｋについての、第1反射部材１０５Ｋの弧
の長さ、つまり、図６Ａにおいて遮光板１０３Ｋが反時計回りに回転するものとし、透光窓７６上を通過する第1反射部材１０５の始端部から終端部までの弧の長さを長さＴ１と
する。他の種別であるプロセス部２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃについても同様に、長さＴ１に相当する長さを、それぞれ長さＴ３、Ｔ５、Ｔ７とする。

遮光板１０３Ｋの大きさは第１反射部材１０５Ｋよりも大きい。遮光板１０３Ｋと第１反射部材１０５Ｋの配置関係については、遮光板１０３Ｋの始端部から第１反射部材１０５Ｋの始端部までの距離が円周上の距離でＤ１だけ離れ、第１反射部材１０５Ｋの終端部から遮光板１０３Ｋの終端部までの距離が円周上の距離でＤ２だけ離れている。なお、距離Ｄ２は距離Ｄ１より短くなるように設定される。また、遮光板１０３Ｋのない領域の弧の長さは長さＴ２とする。他の種別であるプロセス部２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃについても同様に、長さＴ２に相当する長さを、それぞれ長さＴ４、Ｔ６、Ｔ８とする。カートリッ
ジの種別識別動作については後述する。

＜トナー残量検出機構の構成＞
続いて、図２と図４とを用いてトナー残量検出機構について詳説する。図４は、トナー残量検出機構の概念を示す概略図である。トナー残量検出機構は、カートリッジの種別識別機構と共用される光学検出器９７と、透光窓７６と、第２反射部材１１０とによって構成される。具体的には、図２に示すように、ケース４の右側壁９４に透光窓７６が配置され、透光窓７６が設けられた側壁９４とは反対側の左側壁８６の内部に第２反射部材１１０が配置される。本実施形態の第２反射部材１１０が、本発明の第２反射部材の一例である。

そして、図４に示すように、遮光板１０３（図２参照）の回転位置が透光窓７６上を覆わない位置にあるときに、発光素子９５から出射した光が第２反射部材１１０に反射されて受光素子９６により受光される。この受光素子９６が第２反射部材１１０により反射された光を受光した時間によってトナーの残量が判断される。

トナー残量検出機構では、第２反射部材１１０により反射された光を受光した時間が全くなければ、トナーによって透光窓７６が完全に覆われている状態であり、トナー残量があると判断される。また、第２反射部材１１０により反射された光を受光した時間が遮光板１０３のない領域の弧の長さＴ２、Ｔ４、Ｔ６、Ｔ８のいずれかに応じた所定時間であれば、トナーによって透光窓７６が覆われていない状態であり、トナー残量がないと判断される。トナー残量検出動作については後述する。

＜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５に示すように、ＣＰＵ８１と、ＲＯＭ８２と、ＲＡＭ８３と、ＥＥＰＲＯＭ８４と、操作部８５と、画像形成部１９と、表示部８７と、ネットワークインターフェース８９と、発光素子９５を有する発光回路９８Ｋ、９８Ｙ、９８Ｍ、９８Ｃと、受光素子９６を有する受光回路９９Ｋ、９９Ｙ、９９Ｍ、９９Ｃとを備えている。発光回路９８および受光回路９９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、初期値等を記憶している。またＲＯＭ８２は、遮光板１０３の始端部から第１反射部材１０５の始端部までの距離Ｄ１と、第１反射部材１０５の終端部から遮光板１０３の終端部までの距離Ｄ２とに対応する第１の所定遮光時間と第２の所定遮光時間とを記憶している。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。本実施形態において、第１の所定遮光時間と第２の所定遮光時間とを記憶しているＲＯＭ８２の記憶領域は、本発明の第１記憶手段及び第２記憶手段の一例である。

ＣＰＵ８１は、ＲＯＭ８２から読み出されたプログラムに従って種々の処理を行い、その処理結果をＲＡＭ８３に記憶させながら、画像形成装置１００の動作を制御する。例えば、ＣＰＵ８１は、発光回路９８にある発光素子９５を所定のタイミングで発光させ、受光素子９６に光が当たって受光回路９９から得られる受光信号を基にカートリッジの種別を識別する。

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は、ＣＰＵ８１によって画像形成装置
１００の何らかの異常が検知された際に、異常があったことを警告する警告表示を行う。なお、表示部８７は、報知手段に相当する。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。

＜第１実施形態の動作例＞
続いて、第１実施形態の動作について説明する。本実施形態の画像形成装置１００は電源が投入されると、周知の画像形成装置と同様に、画像形成準備動作を行った後に、画像形成ジョブを受け付ける。カートリッジの種別識別動作は、画像形成装置１００の電源投入直後の画像形成準備動作中のタイミング、又は、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のタイミングに実行される。

また、トナー残量検出動作は、カートリッジの種別識別動作の実行後のタイミング、又は、用紙７に画像が形成される前或いは後のタイミングに実行される。または、トナー残量検出動作は、画像形成装置１００の電源投入後から、所定の周期のタイミングで常に実行され、トナーの残量の監視が続行されてもよい。

以下、図１０に示すフローチャートを参照しつつカートリッジの種別識別動作の実行手順を説明する。画像形成装置１００の電源が投入されると、まず、回転軸７２が回転する（Ｓ１０１）。次に、４つのプロセス部２５Ｋ、２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃにそれぞれ対応する４つの発光素子９５が同時に発光する（Ｓ１０３）。受光データの取得が開始される（Ｓ１０５）。受光データとは、プロセス部２５ごとに４つの受光回路９９がそれぞれ出力した受光信号を記憶したデータである。受光データは、オン信号の時間データとオフ信号の時間データとが時系列に並べられている。

Ｓ１０５が開始されてから回転軸７２が２回転する間の受光データを取得したかどうかが、判断される（Ｓ１０７）。Ｓ１０７の判断は、回転軸７２が２回転する間の所定時間を予め記憶しておき、その所定時間が経過したかどうかで判断される。

所定時間が経過しない場合（Ｓ１０７：Ｎｏ）、出力電圧値の記憶が継続され、Ｓ１０７の処理が繰り返される。所定時間が経過した場合（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、受光データの取得が終了される（Ｓ１０９）。

４つの発光素子９５の発光が停止され、回転軸７２の回転が停止される（Ｓ２０１）。取得された受光データから受光時間と遮光時間とが算出される（Ｓ２０３）。受光時間は、受光データのオン信号の時間データから算出され、遮光時間は、受光データのオフ信号の時間データから算出される。本実施形態のＣＰＵ８１及びＳ２０３は、本発明の遮光時間算出手段の一例である。

取得された受光データは、例えば、図６Ｂのような受光信号ＲＳＫを記憶したデータである。図６Ｂは、プロセス部２５Ｋについて、トナー残量がない時における受光信号ＲＳＫの一例を示している。回転軸７２が一回転する期間を一周期Ｔとした場合、時間Ｔ１と時間Ｔ２との方形波の受光信号ＲＳＫが得られる。時間Ｔ１の受光信号ＲＳＫは、第１反射部材１０５Ｋから反射された光が受光素子９６により受光された時間の受光信号ＲＳＫである。また、時間Ｔ２の受光信号ＲＳＫは、第２反射部材１１０から反射された光が受光素子９６により受光された時間の受光信号ＲＳＫである。他の種別であるプロセス部２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃについても同様に、図７Ｂ、図８Ｂ、図９Ｂが、トナー残量がない時における受光信号の一例を示している。

Ｓ２０３での受光時間の算出結果に基づいて、プロセス部２５が全て装着されているか
どうかが判断される（Ｓ２０５）。Ｓ２０５では、取得された全ての受光データに、受光時間に相当するオン信号の時間データが含まれていれば、プロセス部２５が全て装着されている（Ｓ２０５：Ｙｅｓ）と判断される。取得された受光データにオン信号の時間データが含まれていなければ、プロセス部２５が装着されていない（Ｓ２０５：Ｎｏ）と判断される。

プロセス部２５の全てが装着されていないと判断された場合（Ｓ２０５：Ｎｏ）、プロセス部２５が装着されていない旨の警告メッセージ「カートリッジなし」が表示部８７に表示される（Ｓ３０１）。この後、カートリッジ種別識別の処理が終了する。

プロセス部２５が全て装着されていると判断された場合（Ｓ２０５：Ｙｅｓ）、各色のプロセス部２５の種別が識別される（Ｓ２０７）。Ｓ２０３での算出結果に基づいてプロセス部２５の種別が識別される。なお、本実施形態の光学検出器９７、遮光板１０３、第１反射部材１０５、ＣＰＵ８１及びＳ２０７の組み合わせは、本発明の識別手段の一例である。

Ｓ２０７において、カートリッジであるプロセス２５の種別識別は、第１反射部材１０５から反射された光を受光する受光素子９６の受光時間によって識別される。しかし、受光素子９６の受光時間には、第１反射部材１０５から反射された光の受光時間だけでなく、第２反射部材１１０から反射された光を受光する受光素子９６の受光時間も含まれるため、第１反射部材１０５又は第２反射部材１１０のどちらから反射された光を受光する受光素子９６の受光時間であるかを判別する必要がある。そこで、ＣＰＵ８１は、取得された受光データから受光素子９６が反射光を受光しない遮光時間をＳ２０３で算出し、長さＤ１、Ｄ２に対応する第１及び第２の所定遮光時間と、Ｓ２０３で算出された遮光時間とを比較することにより、受光素子９６が第１反射部材１０５と第２反射部材１１０とのどちらから反射された光を受光した時間なのかを判別する。

すなわち、Ｓ２０３で算出された遮光時間が、長さＤ１に対応する第１の所定遮光時間と一致するか否かが、Ｓ２０７で判別される。算出された遮光時間が第１の所定遮光時間と一致したとき、その算出された遮光時間の後に出現する受光時間は第１反射部材１０５から反射された光を受光した時間であると、Ｓ２０７で判別される。また、Ｓ２０３で算出された遮光時間が、長さＤ２に対応する第２の所定遮光時間と一致するか否かが、Ｓ２０７で判別される。算出された遮光時間が第２の所定遮光時間と一致したとき、その算出された遮光時間の後に出現する受光時間は第２反射部材１１０から反射された光を受光した時間であると、Ｓ２０７で判別される。例えば、図６Ｂにおいて、算出された遮光時間ＤＴ２が第２の所定遮光時間と一致した場合、その遮光時間ＤＴ２の後に出現する受光時間は、受光時間Ｔ２と判別される。各色のカートリッジであるプロセス部２５の種別を識別するに際して、Ｓ２０７では、受光素子９６が第１反射部材１０５と第２反射部材１１０とのいずれから反射された光を受光したかが、判別される。また、Ｓ２０３で算出された遮光時間が長さＤ２に対応する第２の所定遮光時間と一致することが、Ｓ２０７で判別されると、受光素子９６が第２反射部材１１０から反射された光を受光した時間を判別することができるため、第２反射部材１１０からの反射光の受光時間に基づいてトナーの残量を検出することが可能になる。本実施形態において、Ｓ２０３で算出された遮光時間が第１及び第２の所定遮光時間と比較されることにより、受光素子９６により受光される光が１及び第２の反射部材１０５，１１０のいずれから反射された光であるかを判別する処理は、Ｓ２０７において実行され、この判別処理及びＣＰＵ８１が、本発明の判別手段の一例である。また、本実施形態において、受光素子９６により受光された光が第２反射部材１１０から反射された光であるとＳ２０７で判別されたとき、受光素子９６が第２反射部材１１０からの反射光を受光した受光時間の長さに応じて、トナー収容部７０内にあるトナーの現在の残量を検出することができ、受光素子９６の受光時間からトナーの現在の
残量を検出する処理及びＣＰＵ８１が、本発明の検出手段の一例である。

Ｓ２０７でカートリッジであるプロセス部２５の識別が行われると、ＣＰＵ８１は、装着されたプロセス部２５に誤装着があるかどうかを判定する（Ｓ２０９）。Ｓ２０９の判定は、色の種別が異なるカートリッジが装着されているかどうかで判定される。そして、カートリッジに誤装着があると判定される場合（Ｓ２０９：Ｙｅｓ）、カートリッジに誤装着がある旨の警告メッセージ「カートリッジ誤装着あり」が表示部８７に表示される（Ｓ３０３）。この後、カートリッジ種別識別の処理が終了する。また、カートリッジに誤装着がないと判定される場合にも（Ｓ２０９：Ｎｏ）、このカートリッジ種別識別の処理が終了する。

トナーの残量検出は、例えば、カートリッジに誤装着がないと判定されて図１０に示すカートリッジ種別識別の処理が終了した後に行われる。トナーの残量検出では、例えば、プロセス部２５Ｋにおいてトナーの残量が少ない状態になると、図１１に示すような受光信号ＲＳＫが得られる。ＣＰＵ８１は、Ｓ２０３で算出された遮光時間が長さＤ２に対応する第２所定遮光時間と一致したか否かを判断し、一致したときに、図１１に示す長さＤ２に相当する遮光時間ＤＴ２の後に出現する受光時間ＴＴの長さに応じてトナーの残量を検出する。受光時間ＴＴはトナーの残量が少なくなるにつれて、図６Ｂに示す所定の受光時間Ｔ２に近づいていく。受光時間ＴＴが短いほどトナーの残量があると判断され、受光時間ＴＴが所定の受光時間Ｔ２に近づくほどトナーの残量が少ないと判断される。

また、遮光時間ＤＴが長いほどトナー残量が多くあり、長さＤ１に対応する第１の所定遮光時間、例えば、図６Ｂに示す遮光時間ＤＴ１に近づくほどトナー残量が少ないと判断される。そして遮光時間ＤＴが長さＤ１に対応する第１の所定遮光時間となると、ＣＰＵ８１は、透光窓７６がトナーで覆われていない状態であると判断し、つまりトナーの残量がないと判断する。本実施形態において、Ｓ２０３で算出された遮光時間が第１の所定遮光時間になったとＳ２０７で判断されたとき、ＣＰＵ８１は、算出された遮光時間が第１の所定遮断時間になったことで、用紙７に画像を形成するのに支障が生ずることがある状態、すなわち収容部７０内のトナーの残量がほとんどない状態と判断する。一方、ＣＰＵ８１は、算出された遮光時間が第１の所定遮断時間以上の時間であることで、用紙７に画像を形成するのに支障が生ずることがない状態、すなわち収容部７０内のトナーの残量がまだある状態と判断する。このようなトナー残量の有無を判断するＣＰＵ８１の処理が、本発明の判断手段の一例である。

トナー残量が充分にある時における受光信号ＲＳＫの一例として、図６Ｃに示すような受光信号ＲＳＫが出力される。トナーの残量が充分にあると、透光窓７６がトナーで覆われている状態になるため、第２反射部材１１０から光が反射されない。従って、算出される遮光時間が、長さＤ１、Ｄ２に対応する第１及び第２の所定遮光時間まで短くなることがないため、算出される遮光時間は所定の最長時間ＬＫとなる。算出された遮光時間が所定の最長時間ＬＫであれば、トナー残量が充分にあると判断される。他の種別であるプロセス部２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃについても同様に、図７Ｃ、図８Ｃ、図９Ｃに示し、それぞれの所定の最長時間は時間ＬＹ、ＬＭ、ＬＣである。

［第２の実施形態］
以下、本発明にかかる画像形成装置を具体化した第２の実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。第２の実施形態は、第１反射部材の構成において、第１の実施形態と相違するので、その相違する構成についてのみ詳述する。なお、両実施形態において、同一構成については同一の番号を付して説明する。

図１２Ａを用いて、第１反射部材２０５の数が異なる場合について説明する。図１２Ａ
は、第１反射部材２０５の数が異なる場合の第１反射部材２０５の概略構成の一例を示す図である。具体的に本実施形態では、第１反射部材２０５が透光窓７６上を所定期間中に通過する回数が異なる。例えば、図１２Ａに示すように、回転軸７２を中心とする中心角が９０°の遮光板２０３の上に、カートリッジの種別に応じて第１反射部材２０５が、１つ、２つ、３つ、又は４つ設けられる。なお、遮光板２０３としては、カートリッジの種別が異なっても同じ大きさのものが使用され、中心角としては、任意の角度が選択されることから、中心角が９０°に限定されるものではない。

回転軸７２の回転方向における各第１反射部材２０５の円周方向長さは、透光窓７６を通過する始端部から終端部までの長さＤ３に設定される。長さＤ３は、遮光板２０３上に４つ以上の第１反射部材２０５が設けられるように設定されればよい。第１反射部材２０５の配置位置は、本実施形態では遮光板２０３の遮光間隔が均等になる位置としたが、特に均等に限るものでなくともよい。本実施形態では、第１反射部材２０５の数が、カートリッジであるプロセス部２５の種別に応じて異なる態様であり、この第１反射部材２０５の数が異なる態様が、本発明の第１反射部材の異なる設置態様の一例である。

カートリッジの種別識別動作について図１２Ｂを用いて説明する。図１２Ｂは、イエローのプロセス部２５Ｙについて、第１反射部材２０５の数が２つである場合で、かつ、トナー残量がほとんどない時における受光信号ＲＳＹの一例を示す図である。回転軸７２が１回転する時間を１周期Ｔとして、回転軸７２が２回転する間の受光データが取得される。１周期Ｔの所定期間中に取得された受光データから何回の受光時間ＤＴ３が検出されるかにより、カートリッジの種別が識別される。イエローのプロセス部２５Ｙである場合、１周期Ｔの所定期間の間に２回の受光時間ＤＴ３が検出される。異なる数の受光時間ＤＴ３が検出された場合は、カートリッジの装着が誤っていると判断される。

［変形例］
第１実施形態において、回転軸７２から透光窓７６の配置位置までの距離が４つのプロセス部２５で同じ距離に設定され、第１反射部材１０５の大きさが弧の長さで表された。この構成に代えて、回転軸から透光窓の配置位置までの距離が４つのプロセス部で異なる距離に設定される場合には、回転軸を中心とする中心角が異なる第１反射部材、例えば９０°、１３５°、１８０°、２２５°となる第１反射部材１０５が用いられてもよい。長さや角度は種別ごとに異なっていれば任意に設定することができるものとする。

また、第１及び第２の実施形態において、プロセスカートリッジが使用されたが、カートリッジの構成としては、少なくともトナー収容部、攪拌部材及びその回転軸が備えられていれば、如何なる構成のカートリッジであってもよい。

２５ プロセス部
７０ トナー収容部
７１ アジテータ
７２ 回転軸（軸）
７６ 透光窓
８１ ＣＰＵ
８２ ＲＯＭ
８７ 表示部
９５ 発光素子
９６ 受光素子
９７ 光学検出器
１００ 画像形成装置
１０３，２０３ 遮光板
１０５，２０５ 第１反射部材
１１０ 第２反射部材

Claims (8)

1. トナーを収容する収容部と、前記収容部内に位置し、トナーを攪拌する攪拌部材を回転させる軸とを備えたカートリッジと、
   前記カートリッジの外部に隣接して配置された発光素子および受光素子を有する光学検出器と、
   前記カートリッジの外壁と前記光学検出器との間に配置され、前記軸に接続されて前記軸に垂直に延びる遮光板であって、前記発光素子から前記カートリッジの外壁に向かう光を遮光する遮光板と、
   前記発光素子と対向する前記遮光板の表面に設けられ、前記発光素子からの光を反射する反射部材であって、前記カートリッジの種別に応じて、前記遮光板の表面における設置態様が異なる第１反射部材と、
   前記第１反射部材からの反射光を受光する前記受光素子の受光結果に基づいて、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、
   前記遮光板と対向する前記カートリッジの一方の側壁に設けられた透光窓と、
   前記カートリッジの一方の側壁とは反対側に位置する前記カートリッジの他方の側壁の内部に設けられた第２反射部材と、
   前記受光素子により受光された光が前記第１反射部材又は前記第２反射部材のどちらに反射されたのか判別する判別手段と、
   前記判別手段が前記第２反射部材により反射された光であると判別したときに、前記第２反射部材により反射された光を受光する前記受光素子の受光時間に基づいて、前記収容部内にあるトナーの現在の残量を検出する検出手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載する画像形成装置において、
   前記透光窓上を通過する前記遮光板の始端部と前記第１反射部材の始端部との第1の所
   定間隔に対応する第１の所定遮光時間を記憶する第１記憶手段と、
   前記遮光板の終端部と前記第１反射部材の終端部との第２の所定間隔に対応し、第１の所定遮光時間と異なる第２の所定遮光時間を記憶する第２記憶手段とを備え、
   前記判別手段は、前記受光素子が前記発光素子からの光を受光しない遮光時間が前記第１の所定遮光時間と前記第２の所定遮光時間とのいずれかと一致したか否かを決定し、前記受光素子の遮光時間が前記第１の所定遮光時間と一致したと決定したときに、前記受光素子の遮光時間の後に出現する受光時間が前記第１反射部材からの反射光の受光時間と判別し、前記受光素子の遮光時間が前記第２の所定遮光時間と一致したと決定したときに、前記受光素子の遮光時間の後に出現する受光時間が前記第２反射部材からの反射光の受光時間と判別することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項２に記載する画像形成装置において、
   前記透光窓上を通過する前記遮光板の始端部と前記第１反射部材の始端部との第1の所
   定間隔に対応する第１の所定遮光時間を記憶する第１記憶手段と、
   前記発光素子からの光が前記遮光板により遮光されたときの前記受光素子の受光結果に基づいて、遮光時間を算出する遮光時間算出手段と、
   前記遮光時間算出手段により算出された遮光時間が前記第１記憶手段により記憶された第1の所定遮光時間であれば、トナーの残量がないと判断し、前記遮光時間算出手段によ
   り算出された遮光時間が前記第１の所定遮光時間以上の時間であれば、トナーの残量があると判断する判断手段とを備え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、
   前記第１反射部材は、カートリッジの種別に応じて、前記第１反射部材の大きさが異なり、
   前記識別手段は、前記第１反射部材からの反射光を受光する前記受光素子の受光結果から算出された受光時間に基づいて、前記カートリッジの種別を識別することを特徴とする画像形成装置。
6. 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、
   前記第１反射部材は、カートリッジの種別に応じて、前記第１反射部材の数が異なり、
   前記識別手段は、前記第１反射部材からの反射光を受光する前記受光素子の受光結果から算出された所定期間中の反射光を受光する回数に基づいて、前記カートリッジの種別を識別することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１つに記載する画像形成装置において、
   複数種類の前記カートリッジが装置本体に対して着脱可能に構成され、前記光学検出器および前記遮光板は、前記複数種類のカートリッジにそれぞれ対応して複数備えられていることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１から請求項７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判定手段と、
   前記判定手段が合致していないと判定したときに、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。