JP2014002199A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１つの検知手段によって、ユニットの位置以外に、他の被検知媒体の位置及び量の少なくとも一方も検知することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成動作を行うための動作位置と、動作位置から退避した退避位置との間で移動可能なユニット６を備えた画像形成装置であって、光を発光する発光部４４と、光を受け取る受光部４５とを備えると共に、発光部４４と受光部４５はユニット６に設けられ、発光部４４は、ユニット６が動作位置にある場合に、被検知媒体が配置される領域へ光を発光するように配置され、受光部４５は、ユニット６が動作位置にある場合に、発光部４４から発光された光を、前記領域に配置された被検知媒体を介して受け取り可能な位置に配置され、受光部４５での受光量に基づき、ユニット６の位置を判断すると共に、被検知媒体の位置及び量の少なくとも一方を判断する。
【選択図】図５

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。

電子写真式の画像形成装置においては、例えば、感光体上に潜像を書き込む書込ユニットとして、複数の端面発光型のＬＥＤ（発光ダイオード）素子をアレイ状に少なくとも１列配列して成るＬＥＤＡ（Light Emitted Diode Alley）を備えたものが知られている。

また、感光体表面とＬＥＤ素子の発光面とのギャップを管理する方法として、例えば、ＬＥＤＡの出力値を測定することで、感光体に対する書込ユニットの位置ずれ（ＬＥＤＡの焦点ずれ）を検知し、位置ずれが生じている場合は、偏芯カムを回転させて書込ユニットの位置調整を行う技術が開示されている（特許文献１参照）。

また、画像形成装置が長期に亘り安定的に稼働するには、現像容器内のトナーを枯渇しないようにする必要がある。そのため、画像形成装置においては、現像容器に光学センサなどのトナー量検知手段を設け、これによりトナー量を監視することが行われている。

また、装置本体に対して着脱可能に構成された作像ユニットを備える画像形成装置においては、その作像ユニットの装着の有無を確認するための手段が設けられているものがある。例えば、画像形成装置本体と作像ユニットのそれぞれに接点端子を設け、作像ユニットが装着されたときに互いに接触する接点端子間に電圧を印加し、そのとき流れる電流を検知することで作像ユニットの有無を検知するなどの手段が知られている。

しかしながら、従来の構成では、１つの検知手段によって、上述の書込ユニット等のユニットの位置検知以外に、トナーや作像ユニット等の他の被検知媒体の量や位置を検知することはできなかった。

そこで、本発明は、斯かる事情に鑑み、１つの検知手段によって、ユニットの位置以外に、他の被検知媒体の位置及び量の少なくとも一方も検知することが可能な画像形成装置を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、画像形成動作を行うための動作位置と、当該動作位置から退避した退避位置との間で移動可能なユニットを備えた画像形成装置であって、光を発光する発光部と、光を受け取る受光部とを備えると共に、前記発光部と前記受光部の少なくとも一方は、前記ユニットに設けられ、前記発光部は、前記ユニットが前記動作位置にある場合に、被検知媒体が配置される領域へ光を発光するように配置され、前記受光部は、前記ユニットが前記動作位置にある場合に、前記発光部から発光された光を、前記領域に配置された前記被検知媒体を介して受け取り可能な位置、又は前記領域を経由して受け取り可能な位置に配置され、前記受光部での受光量に基づき、前記ユニットの位置を判断すると共に、前記被検知媒体の位置及び量の少なくとも一方を判断する判断部を備えることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、１つの受光部での受光量に基づき、ユニットの位置判断以外に、被検知媒体の位置及び量の少なくとも一方も判断することができる。

本発明の実施の一形態に係る画像形成装置としてのカラーレーザープリンタの概略構成図である。 プロセスユニットの概略構成図である。 現像装置を現像ローラの軸方向に沿って切断した断面図である。 トナーカートリッジの断面図である。 現像ハウジングの上部を開口し、内部が見える状態にした斜視図である。 カバーを開放した状態を示す図である。 （ａ）は光書込ヘッドの位置ずれが無い状態を示す図、（ｂ）は光書込ヘッドの位置ずれが生じた場合を示す図である。 書込ヘッドの位置ずれ検知、トナー量検知及びユニット有無検知の検知フローを示す図である。 他の検知フローを示す図である。 受光部の出力電圧を測定したグラフを示す図である。 さらに別の検知フローを示す図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

まず、図１を参照して、本発明を適用する画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図１に示す画像形成装置は、カラーレーザープリンタであり、その装置本体１００には、作像ユニットとしての４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが着脱可能に装着されている。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

具体的には、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、像担持体としてのドラム状の感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ３と、感光体２の表面に潜像を書き込む書込ユニット６と、感光体２上に形成された潜像にトナーを供給して現像する現像手段としての現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするクリーニング装置５などを備える。また、各現像装置４の図の上方には、補給用のトナーを収容する現像剤収容器としてのトナーカートリッジ２０が着脱可能に装着されている。

図１において、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの下方には、転写装置７が配設されている。転写装置７は、転写体としての無端状の中間転写ベルト８と、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ９と、二次転写手段としての二次転写ローラ１０を備える。中間転写ベルト８は、図示しない複数の支持ローラによって所定のテンションが付与された状態で張架されており、支持ローラの１つが駆動ローラとして回転駆動することで、中間転写ベルト８は図の矢印に示す方向に回転するようになっている。

４つの一次転写ローラ９は、それぞれ中間転写ベルト８を介して感光体２に当接している。これにより、各感光体２と中間転写ベルト８とが接触し、両者の間にトナー画像を転写するための一次転写ニップが形成されている。また、各一次転写ローラ９は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が一次転写ローラ９に印加されるようになっている。

二次転写ローラ１０は、中間転写ベルト８を介して図示しない支持ローラの１つに当接している。これにより、二次転写ローラ１０と中間転写ベルト８との間にトナー画像を転写するための二次転写ニップが形成されている。また、二次転写ローラ１０は、一次転写ローラ９と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ１０に印加されるようになっている。

また、中間転写ベルト８の図の右側には、中間転写ベルト８の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置１１が配設されている。このベルトクリーニング装置１１は、中間転写ベルト８の移動方向に対してカウンター方向に当接するクリーニングブレード１２と、クリーニングブレード１２に対して中間転写ベルト８を挟んで対向する位置に配設された金属製のクリーニング対向ローラ１３と、クリーニングブレード１２によって除去されたトナーを図示しない廃トナー収容部へと搬送する搬送コイル１４等で構成されている。

また、中間転写ベルト８の図の左側には、中間転写ベルト８上に転写されたトナーの付着量や付着位置を測定して各色画像の濃度や位置を調整するのに用いるトナーマークセンサ１５が配設されている。ここでは、トナーマークセンサ１５は、正反射方式と拡散反射方式とを組み合わせた光学式センサで構成されている。

装置本体１００の図の下部には、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１６や、給紙トレイ１６から用紙Ｐを給送する給紙ローラ１７等が設けてある。ここで、用紙Ｐには、厚紙、はがき、封筒、普通紙、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ等が含まれる。また、記録媒体として、ＯＨＰシートやＯＨＰフィルム等を用いることも可能である。

また、装置本体１００内には、用紙Ｐを給紙トレイ１６から上記二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配設されている。この搬送路Ｒにおいて、二次転写ニップ（二次転写ローラ１０）よりも用紙搬送方向上流側には、タイミングローラとしての一対のレジストローラ１８が配設されている。一方、二次転写ニップ（二次転写ローラ１０）よりも用紙搬送方向下流側には、用紙に転写された未定着画像を定着するための定着装置１９が配設されている。また、搬送路Ｒの用紙搬送方向下流端には、用紙を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ２１が設けられている。さらに、装置本体１００の上面部には、装置外に排出された用紙をストックするための排紙トレイ２２が設けてある。

続いて、図１を参照して、本実施形態に係るプリンタの基本的動作について説明する。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの感光体２が図１の時計回りに回転駆動され、帯電ローラ３によって各感光体２の表面が所定の極性に一様に帯電される。図示しない読取装置によって読み取られた原稿の画像情報に基づいて、書込ユニット６から各感光体２の帯電面にレーザー光が照射されて、各感光体２の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体２に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体２上に形成された静電潜像に、各現像装置４によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

また、作像動作が開始されると、中間転写ベルト８が図の矢印の方向に回転駆動を開始する。さらに、各一次転写ローラ９に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。

その後、各感光体２の回転に伴い、感光体２上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、一次転写ニップにおいて形成された上記転写電界によって、各感光体２上のトナー画像が中間転写ベルト８上に順次重ね合わせて転写される。かくして、中間転写ベルト８の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト８に転写しきれなかった各感光体２上のトナーやトナーの外添材成分は、クリーニング装置５によって除去される。

また、給紙ローラ１７が回転駆動を開始し、給紙トレイ１６から用紙Ｐが搬送路Ｒに送り出される。搬送路Ｒに送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１８によってタイミングを計られて、二次転写ニップに送られる。このとき、二次転写ローラ１０には、中間転写ベルト８上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。

その後、中間転写ベルト８の回転に伴って、中間転写ベルト８上のトナー画像が二次転写ニップに達したときに、二次転写ニップにおいて形成された上記転写電界によって、中間転写ベルト８上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。また、用紙Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト８上のトナーは、クリーニングブレード１２によって除去された後、搬送コイル１４によって図示しない廃トナー収容部へと搬送される。

その後、用紙Ｐは定着装置１９へと搬送され、定着装置１９によって用紙Ｐ上のトナー画像が当該用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ２１によって装置外へ排出され、排紙トレイ２２上にストックされる。

以上の説明は、用紙上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つの作像部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１ＢＫのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つの作像部を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

図２は、プロセスユニットの概略構成図である。
以下、図２を参照しつつ、現像装置４の構成について説明する。
図２に示すように、現像装置４は、現像ハウジング２５と、トナーを担持する現像剤担持体としての現像ローラ２６と、現像ローラ２６にトナーを供給する現像剤供給部材としての供給ローラ２７と、現像ローラ２６上に担持されたトナーの量を規制する規制部材としての現像ブレード２８と、搬送スクリュー等から成る第１の現像剤搬送部材２９及び第２の現像剤搬送部材３０等を備える。

現像ハウジング２５の内部は、仕切り部材３１によって、図の上部の現像剤収容部３２と、図の下部の現像部３３とに仕切られている。現像剤収容部３２内には、第１の現像剤搬送部材２９が収容されている。一方、現像部３３には、現像ローラ２６、供給ローラ２７、現像ブレード２８及び第２の現像剤搬送部材３０が設けられている。

現像ローラ２６は、現像ハウジング２６の図の下部に形成された開口部から露出し、感光体２と対向するように配設されている。供給ローラ２７は、スポンジローラなどで構成されており、現像ローラ２６に接触してニップ部（以下、「供給ニップ」という）を形成している。現像ブレード２８は、その先端（図の下端）が現像ローラ２６の表面に接触し、ニップ部（以下、「規制ニップ」という）を形成している。

図３は、現像装置４を現像ローラ２６の軸方向に沿って切断した断面図である。
図３に示すように、現像剤収容部３２と現像部３３とは、仕切り部材３１の両端部に形成された各孔部３４，３５を介して連通している。また、図の矢印で示すように、第１の現像剤搬送部材２９と第２の現像剤搬送部材３０は、互いに反対方向へトナーを搬送するように構成されている。従って、各現像剤搬送部材２９，３０によって搬送されたトナーは、それぞれの搬送方向下流側にある孔部３４，３５を介して、一方の領域から他方の領域へ送り込まれ、現像剤収容部３２と現像部３３との間でトナーが循環するようになっている。

また、図３に示すように、各現像剤搬送部材２９，３０は、ギアやカップリングなどから成る駆動伝達手段３６により、装置本体１００に設けられた駆動源から駆動力を伝達できる構成となっている。

続いて、現像装置４の現像動作について説明する。
作像動作開始の指示があると、現像ローラ２６と供給ローラ２７とが回転駆動を開始し、供給ローラ２７上に担持されたトナーが、供給ニップで現像ローラ２６の表面に供給される。現像ローラ２６上に担持されたトナーは、現像ブレード２８の規制ニップを通過することにより、トナー層の厚さが規制されると同時に摩擦帯電させられる。そして、現像ローラ２６上のトナーが感光体２との対向位置（現像領域）に搬送されると、トナーが感光体２上の静電潜像へ静電的に転移してトナー画像が形成される。

図４は、トナーカートリッジ２０の断面図である。
図４に示すように、トナーカートリッジ２０の容器本体３８内には、撹拌部材としてのアジテータ３９や、現像剤搬送部材４０が収容されている。アジテータ３９は、例えば、ＰＥＴフィルム等から成る可撓性の材料で構成されており、容器本体３８内に設けられた回転軸４１に取り付けられている。回転軸４１が回転すると、これと一体的にアジテータ３９も回転し、トナーカートリッジ２０内のトナーを撹拌して現像剤搬送部材４０側へトナーを供給する。なお、トナーカートリッジ２０内のトナーを使い切るようにするため、容器本体３８の形状は、アジテータ３９の回転軌道に倣った円弧状に形成することが好ましい。

現像剤搬送部材４０は、スクリューあるいはコイル等から成る部材であり、装置本体１００に設けられた図示しない駆動源により回転駆動されるようになっている。現像剤搬送部材４０が回転駆動すると、その軸方向にトナーが搬送され、容器本体３８の下部に設けられた補給口４２から現像装置４（現像剤収容部３２）へトナーが補給される。また、現像剤搬送部材４０は、前記駆動源に対し、クラッチなどの公知の手段によって連結可能となっており、トナー補給量を、駆動源の駆動時間に基づいて制御することができるようになっている。これにより、例えば、温湿度環境によってトナーの流動性が変化することに対応させて、駆動時間を異ならせることが可能である。また、現像剤搬送部材４０として、スクリューやコイルを用いた場合、そのピッチ、径、回転速度などを変更することで、トナー補給量を調整することも可能である。

図５は、現像ハウジング２５の上部を開口し、内部が見える状態にした斜視図である。
以下、図５を参照しつつ、現像剤収容部３２内のトナー量（現像剤量）を検知する現像剤量検知手段の構成について説明する。
本実施形態では、現像剤検知手段として光学センサを用いている。図５に示すように、光学センサは、光を発する発光部４４と、光を受け取る受光部４５とを備える。本実施形態では、発光部４４と受光部４５は、両方とも書込ユニット６に設けられている。また、現像ハウジング２５には、第１の導光部材４６及び第２の導光部材４７が設けられており、これらの導光部材４６，４７によって、発光部４４から発光された光を内部に導き、当該内部を通過した光を受光部４５へ導く導光部が形成されている。

各導光部材４６，４７は、例えば、光透過性のよい材料で構成される。その材料として樹脂を用いる場合は、透明度の高いアクリル材やＰＣ材などが好ましい。各導光部材４６，４７の一端部４６ａ，４７ａは、それぞれ現像ハウジング２５から外側に露出するように配設され、反対側の他端部４６ｂ，４７ｂは、それぞれ現像ハウジング２５内に配設されている。第１の導光部材４６の外側に露出する端部４６ａは、発光部４４と対向するように配設されている。一方、第２の導光部材４７の外側に露出する端部４７ａは、受光部４５と対向するように配設されている。また、各導光部材４６，４７の現像ハウジング２５内に配設された端部４６ｂ，４７ｂは、所定の間隔をおいて互いに対向するように配設されている。

発光部４４が発光すると、光は、第１の導光部材４６の外側に露出する端部４６ａから入射し、反対側の端部４６ｂから出射して、対向する第２の導光部材４７の端部４７ｂへ入射する。そして、光は、第２の導光部材４７の反対側の端部４７ｂから出射し、受光部４５へと到達するようになっている。

ここで、現像ハウジング２５内にトナーが十分に存在する状態では、各導光部材４６，４７の互いに対向する端部４６ｂ，４７ｂの間（光が通過する空間内）にトナーが存在することにより光が遮断されるため、受光部４５まで光が到達しない。一方、印刷などでトナーが消費されると、トナーの上面が各導光部材４６，４７の位置よりも低下し、互いに対向する端部４６ｂ，４７ｂの間にトナーが存在しなくなるので、受光部４５まで光が到達するようになる。このときの受光部４５で検知した光量を電圧に変換して受光強度を把握することで、トナーの上面が導光部材４６，４７よりも下回っていることを検知できる仕組みとなっている。

また、本実施形態では、図５に示すように、第１の現像剤搬送部材２９に、両導光部材４６，４７の互いに対向する端面間からトナーを除去する除去部材４８が設けられている。除去部材４８は、樹脂シートなどの可撓性を有する部材で構成されている。上述の現像装置４内でのトナー循環のために第１の現像剤搬送部材２９が回転すると、これに伴って除去部材４８も回転し、両導光部材４６，４７の互いに対向する端面間からトナーを除去する。また、このとき、除去部材４８が両導光部材４６，４７の互いに対向する端面に対し周期的に摺接することで、それらの表面に付着したトナーや異物が除去され清掃される。これにより、第１の導光部材４６から第２の導光部材４７への光の透過が良好に維持することができるので、導光部材４６，４７の端面に付着した異物等により光の透過が遮断されて誤検知してしまう虞を回避することができる。特に、除去部材４８を可撓性を有する部材で構成した場合は、端面との摺接による除去部材４８の弾性を利用して付着する異物等を効果的に除去することができるため、清掃性が向上する。

なお、本実施形態では、部品点数を減らし低コスト化を図る目的で、第１の現像剤搬送部材２９に除去部材４８を取り付けているが、回転軸を別途設けて、その回転軸に除去部材４８を取り付けてもよい。

次に、書込ユニット６の構成について説明する。
図２に示すように、書込ユニット６は、感光体２の表面に光を照射する光書込ヘッド５０を備える。本実施形態では、光書込ヘッド５０として、発光部である複数のＬＥＤ素子を感光体２の長手方向に配列し、同様に感光体２の長手方向に配列されたロッドレンズを介して感光体２に光を照射するＬＥＤＡヘッド用いている。この光書込ヘッド６０が有する発光部を、画像情報に基づいて発光させることにより、感光体２上に静電潜像が形成される。なお、ＬＥＤ以外に、安価でかつ高画質を維持できる有機ＥＬ素子を用いることも可能である。

また、図６に示すように、各光書込ヘッド５０は、保持部材５１を介して装置本体１００の上部に設けられたカバー１０１に取り付けられている。このカバー１０１は、支点１０２を中心に上下方向に回動して開閉可能に構成されており、図６の二点鎖線で示すように、カバー１０１を上方へ揺動させて開放すると、カバー１０１と一体的に光書込ヘッド５０も上方へ移動する。これにより、光書込ヘッド５０を感光体２の上方近傍から退避させることができ、この状態で、プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋを上部開口部から操作性良く着脱できるようになる。また、カバー１０１を閉じると、これに伴い光書込ヘッド５０が感光体２の表面に近接した位置に配設される。このように、光書込ヘッド５０（書込ユニット６）は、カバー１０１の開閉動作に伴って、画像形成動作を行うための動作位置と、当該動作位置から退避した退避位置との間で移動可能となっている。

ところで、光書込ヘッド（ＬＥＤＡ）を構成する多数のＬＥＤ素子の特性を全て均一に製造することは事実上不可能である。従って、各ＬＥＤ素子によって光量が異なり、形成される画像のドット径も各ＬＥＤ素子によって異なる。そのため、感光体表面とＬＥＤ素子の発光面とのギャップ管理が重要となる。しかしながら、本実施形態では、上記のように、光書込ヘッド５０が感光体２に対して接離するように構成されているため、感光体２に対する光書込ヘッド５０の位置ずれが発生する可能性がある。そこで、本実施形態に係る画像形成装置は、光書込ヘッド５０の位置ずれを検知する位置ずれ検知手段を備えている。

本実施形態では、光書込ヘッド５０の位置ずれ検知手段として、上記トナー量を検知するための光学センサを用いている。具体的には、図５に示すように、発光部４４と受光部４５を、光書込ヘッド５０に一体的に設け、光書込ヘッド５０に位置ずれが生じた場合、発光部４４と受光部４５が導光部材４６，４７に対して位置ずれすることで、受光部４５が受光できなくなるようにしている。

すなわち、図７（ａ）に示すように、光書込ヘッド５０が感光体２に対して位置ずれの無い所定位置に配設された場合は、発光部４４と受光部４５がそれぞれ各導光部材４６，４７と対向するように配設される。この場合、発光部４４から発した光が第１の導光部材４６に入射されるため、受光部４５で受光することができる。

しかし、図７（ｂ）に示すように、位置ずれが生じ、光書込ヘッド５０が感光体２に対して通常よりも離れた位置に配設された場合は、発光部４４と受光部４５が各導光部材４６，４７と対向しない位置に配設されるため、発光部４４から発した光が第１の導光部材４６へ入射されない。従って、この場合、受光部４５で受光することがない。このように、位置ずれが生じた場合は、上記位置ずれが無い場合とは異なり、受光部４５で受光することができなくなるので、受光の有無を検知することにより、位置ずれが生じているか否かを判断することができる。

特に、本実施形態の場合、感光体２に対する光書込ヘッド５０の接離方向の位置ずれを検知することが重要であるので、各導光部材４６，４７に対する発光部４４と受光部４５の対向方向は、光書込ヘッド５０の接離方向と交差する方向に設定されている。なお、本実施形態では、光書込ヘッド５０の位置ずれが生じた場合、発光部４４と受光部４５の両方が、それぞれ導光部材４６，４７と対向しない位置に配設されるように構成されているが、発光部４４と受光部４５の一方が導光部材４６，４７と対向しなくなるようにすることでも位置ずれを検知することは可能である。

以上のように、本実施形態では、光書込ヘッド５０の位置ずれ検知と、トナー量の検知とを、共通の光学センサで行っているが、さらに、この光学センサは、プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの装着の有無を検知するユニット有無検知手段としての機能も兼ねる。

本実施形態では、導光部材４６，４７がプロセスユニット（現像装置４）に設けられ、発光部４４と受光部４５がプロセスユニットとは別体の光書込ヘッド５０に設けられているので、プロセスユニットを装着しないままカバー１０１を閉じると、発光部４４と受光部４５の対向位置に各導光部材４６，４７が配設されない状態となる。この場合、発光部４４から発した光は受光部４５に届かない。一方、プロセスユニットが装着されている状態でカバー１０１を閉じると、発光部４４と受光部４５の対向位置に各導光部材４６，４７が配設されているので、発光部４４から発光した光は受光部４５に届く。このように、受光部４５による受光の有無を検知することにより、プロセスユニットが装着されているか否かを判断することができる。

図８に、本実施形態における書込ヘッドの位置ずれ検知、トナー量検知及びユニット有無検知の検知フローを示す。
これらの検知フローは、書込ヘッドの位置ずれ、トナー不足、プロセスユニットの未装着の虞がある場合、すなわち、カバーの開閉や、プロセスユニットの交換作業が行われた可能性がある場合に行う。具体的には、画像形成装置の電源がＯＮとなった場合、又は、カバーの閉鎖を検知された場合に（Ｓ１）、上記光学センサの発光部を発光させ（Ｓ２）、受光部での受光量を測定する（Ｓ３）。

その結果、受光量が０％であった場合は、図示しない判断部によって異常有りと判断される（Ｓ４）。この場合、プロセスユニットが装着されていない、又は、光書込ヘッドが位置ずれしている、あるいはそれら両方が生じていることにより、受光部が受光できていない可能性があるので、ユーザー等に対し、プロセスユニットの装着確認と光書込ヘッドの位置確認を促す表示を行う（Ｓ５）。また、自動で光書込ヘッドの位置調整を行う機能がある場合は、その位置調整手段に位置ずれ情報をフィードバックし、光書込ヘッドを正しい位置に調整するようにしてもよい。

一方、受光量が０％でなかった場合は、受光量が１００％であるか否かを確認し（Ｓ６）、受光量が１００％であった場合は、上記判断部が異常有りと判断する（Ｓ７）。この場合は、現像装置内のトナーが不足している可能性があるので、ユーザー等にトナーの補給を促す表示を行う（Ｓ８）。

一方、受光量が１００％でなかった場合は、上記判断部によって異常無しと判断され（Ｓ９）、作像が許可される（Ｓ１０）。また、上記のように、各種異常有りと判断された場合は、その異常が解消されるまで、同様の検知フローが繰り返し行われる。なお、光学センサの長寿命化と、消費電力の低減のために、発光部の発光は、検知に必要なとき以外は行わないようにすることが望ましい。

上記検知フローでは、受光量が０％であった場合、プロセスユニットが装着されていない可能性や光書込ヘッドが位置ずれしている可能性があると判断しているが、これらが正常であっても、現像装置内のトナーが通常よりも多い状態で充填されていると、トナーによって受光部への光が遮られて、受光量が０％となることも想定される。従って、異常か否かの判断をより正確に行えるようにするには、受光量が０％となった原因が、トナーの充填過多に起因するものなのかを見分ける必要がある。

そのため、図８の点線で囲む部分のフローに代えて、図９の点線で囲む部分のフローを適用することが好ましい。
図９に示すフローでは、受光量が０％であった場合、プロセスユニットの装着と光書込ヘッドの位置の確認フラグを画像形成装置本体に設けられた図示しない記憶部に記憶する（Ｓ１１）。すなわち、この時点では、上述のように、受光量が０％となった原因が、プロセスユニットの未装着や光書込ヘッドの位置ずれではなく、トナーの充填過多にある可能性もあるため、プロセスユニットの装着確認と光書込ヘッドの位置確認を要求した状態を一旦記憶しておく。

そして、プロセスユニットを駆動させる指示を出し（Ｓ１２）、その状態で、再度発光部を発光させ（Ｓ１３）、受光部での受光量を測定する（Ｓ１４）。ここで、プロセスユニットを駆動させる指示を出すのは、プロセスユニットが装着されている場合に、現像装置内に設けられた除去部材４８（図５参照）を回転させるためである。この除去部材４８を回転させると、トナーが通常より多く充填されていても、導光部材の互いに対向する端面間からトナーを周期的に除去し、その間に光路を確保することができるので、受光部における受光が可能となる。

図１０は、そのときの受光部の出力電圧を測定したものである。
図１０に示すように、導光部材の互いに対向する端面間で光の透過が無い場合は、受光部で受光されず、出力電圧が高い状態で維持されているが、除去部材によって対向する端面間からトナーを周期的に除去すると、その間、受光部で受光され、出力電圧が低下する。

これに対し、プロセスユニットを装着していない場合や光書込ヘッドが位置ずれしている場合は、プロセスユニットを駆動させる指示を出しても、受光部が受光できるようになることはないので、出力電圧は常に図１０に示す高い状態で維持される。

このように、プロセスユニット（又は除去部材）に駆動指示を出した状態で、再度発光部を発光させることにより、プロセスユニットの装着の有無や光書込ヘッドが位置ずれの有無によって、受光部の出力電圧の状態が異なるので、これを検知することで、受光量が０％となった原因が、トナーの充填過多に起因するものなのかを見分けることができる。なお、受光部４５で検知する受光量の大きさは、受光される光の大きさ（出力電圧の大きさ）以外に、受光時間に基づき判断してもよい。

そして、上記のように、プロセスユニットの駆動指示を出した状態で、再度発光部を発光させてもなお、受光量が０％で維持されている場合は、トナーの充填過多によるものではないので、異常有りと判断し（Ｓ１５）、ユーザー等に対し、プロセスユニットの装着確認と光書込ヘッドの位置確認を促す表示を行う（Ｓ１６）。

一方、再度発光部を発光させた結果、受光量が０％でなかった場合は、異常無しと判断し（Ｓ１７）、作像を許可する（Ｓ１８）。

以上のように、図９に示すフローを適用することで、プロセスユニットの装着と光書込ヘッドの位置決めが正しく行われているにもかかわらず、トナーの充填過多が原因で異常であると判断される誤検知を防止することができるので、検知精度を向上させることができる。

また、上記のようなトナー充填過多に起因する誤検知を防止するには、現像装置内のトナー量を管理することによっても実現できる。
この誤検知は、現像装置内に充填されたトナーの上面が、導光部材の互いに対向する端面間（隙間）よりも高い位置で保持されることにより、そのトナーによって受光部への光が遮られることで生じる。従って、トナーの上面を、常に、導光部材の互いに対向する端面よりも低い位置となるように管理できれば、上記のように、プロセスユニットの駆動指示を出さなくても誤検知を防止することが可能である。

具体的には、画像の印字部分と非印字部分との情報に基づいて消費するトナー量を予測するトナー消費量予測手段を設け、この予測手段によって予測したトナー消費量分だけトナーを補充することで、現像装置内のトナーの上面を、導光部材の互いに対向する端面間（光が通過する位置）よりも所定高さだけ低い位置で維持することができる。これにより、プロセスユニットを駆動させない静止状態においても、導光部材間の光路を確実に確保することができるようになるので、上記のような誤検知を防止することが可能となる。

上述の実施形態では、１つの光学センサによって、書込ヘッドの位置ずれ（書込ユニットの位置）と、トナーの量（現像剤の量）と、プロセスユニットの有無（現像剤収容部の位置）との、３つの検知事項を検知するようにしている。すなわち、上述の実施形態では、被検知媒体を、書込ヘッド（書込ユニット）と、トナー（現像剤）と、プロセスユニット（現像剤収容部）としているが、これら３つの被検知媒体のうち、２つのみを検知するようにしてもよい。例えば、書込ヘッドの位置ずれとユニット有無のみを検知するようにした場合の検知フローを図１１に示す。

図１１に示すフローでは、まず、上記検知フロート同様に、画像形成装置の電源がＯＮとなった場合、又は、カバーの閉鎖を検知された場合に（Ｓ２１）、発光部を発光させ（Ｓ２２）、受光部での受光量を測定する（Ｓ２３）。

その結果、受光量が０％であった場合は、異常有りと判断し（Ｓ２４）、上記検知フロート同様に、ユーザー等に対し、プロセスユニットの装着確認と光書込ヘッドの位置確認を促す表示を行う（Ｓ２５）。

一方、受光量が０％でなかった場合は、異常無しと判断し（Ｓ２６）、作像を許可する（Ｓ２７）。また、上記異常有りと判断された場合は、その異常が解消されるまで、同様の検知フローが繰り返し行われる。

また、書込ヘッドの位置ずれとトナー量のみを検知するように制御することも可能である。
この場合の検知フローは、例えば、図８に示すフローにおいて、プロセスユニットの装着確認の工程（Ｓ５）を除くだけで、それ以外は同様であるので、詳しい説明と図示は省略する。

また、書込ヘッドの位置ずれとトナー量のみ、又は、書込ヘッドの位置ずれとユニット有無のみを検知する場合においても、上記と同様に、トナー充填過多に起因する誤検知防止の制御を適用してもよい。

また、光書込ヘッドの位置ずれの検知精度を向上させるには、発光部から導光部材の端面に入射した光のスポット面積（ビーム径）を、当該光が入射される端面の面積よりも小さくすることが好ましい。反対に、光のスポット面積が導光部材の端面の面積よりも大きいと、光書込ヘッドの位置ずれが生じている場合でも、導光部材の端面に光が入射されやすくなり、位置ずれしていないとの誤検知が生じる可能性が大きくなるからである。

また、導光部材の互いに対向する端面間における透光が除去部材によって遮られると、光書込ヘッドやプロセスユニットが正しくセットされているにもかかわらず、それらが正しくセットされていないと誤検知される虞がある。そのため、プロセスユニットの静止中に光学センサによって検知する場合は、除去部材を、導光部材の互いに対向する端面間に静止させないようにすることが好ましい。例えば、除去部材の位置（回転位相）を検知する位置検知手段と、その位置（回転位相）制御する位置制御手段とを設け、位置検知手段で検知した除去部材の位置データに基づき、位置制御手段が清掃部剤の位置を制御することで、除去部材を導光部材の互いに対向する端面間以外の位置で静止させることができる。また、除去部材が導光部材の互いに対向する端面間で静止したとしても、端面間で透光できるように、除去部材を透光性を有する部材で構成することも有効である。

以上のように、本発明は、装置本体に対して書込ユニットが正しい動作位置に配置された場合、発光部が、被検知媒体（現像剤収容部や現像剤）が配置される領域へ光を発光するように配置され、受光部が、発光部から発光された光を、前記領域に配置された被検知媒体を介して受け取り可能な位置（又は前記領域を経由して受け取り可能な位置）に配置されるように構成されているので、受光部での受光量に基づき、書込ユニットの位置判断以外に、被検知媒体の位置及び量（現像剤収容部の位置又は現像剤量）の少なくとも一方を判断することができる。すなわち、本発明によれば、１つの検知手段によって、書込ユニットの位置以外に、現像剤収容部の位置や現像剤量などの、画像形成装置が適正に動作可能であるか否かの事項を検知することができる。その結果、各検知事項に応じて検知手段を別個に設けなくてもよくなるので、検知手段を別個に設けることによるセンシング部材や電源等のコスト増や操作性の悪化を回避することができ、装置の小型化も図れるようになる。このように、本発明に係る画像形成装置を用いることで、画像形成装置が適正に動作可能であるか否かの判断を安価でかつ高精度に行うことができるようになり、高画質な画像を長期に亘り安定して供給することが可能となる。

なお、本発明の実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは可能である。上述の実施形態では、発光部と受光部は、両方とも書込ユニットに設けられているが、いずれか一方のみを書込ユニットに設け、他方を画像形成装置本体又は現像剤収容部に設けることでも、本発明の作用・効果を発揮することは可能である。発光部と受光部を別個の部材に設ける場合として、例えば、以下の形態がある。

（１）発光部を設ける部材：書込ユニット
受光部を設ける部材：画像形成装置本体
（２）発光部を設ける部材：画像形成装置本体
受光部を設ける部材：書込ユニット
（３）発光部を設ける部材：書込ユニット
受光部を設ける部材：現像剤収容部
（４）発光部を設ける部材：現像剤収容部
受光部を設ける部材：書込ユニット

また、本発明は、書込ユニットの位置検知、現像剤収容部内のトナー量検知以外に、転写ユニットの位置検知や廃トナー収容部内のトナー量検知などにも適用することが可能である。

また、上述の実施形態では、感光体と現像装置を一体的に構成しているが、これらを別体で構成したものにも、本発明を適用可能である。また、本発明の構成を適用する画像形成装置は、図１に示すようなカラーレーザープリンタに限らず、モノクロプリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。

１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋ プロセスユニット
２ 感光体（像担持体）
４ 現像装置
６ 書込ユニット
３２ 現像剤収容部
４４ 発光部
４５ 受光部
４６ 第１の導光部材
４７ 第２の導光部材
４８ 除去部材
５０ 光書込ヘッド
１００ 装置本体

特開２００９−２３２８１号公報

Claims (10)

1. 画像形成動作を行うための動作位置と、当該動作位置から退避した退避位置との間で移動可能なユニットを備えた画像形成装置であって、
   光を発光する発光部と、光を受け取る受光部とを備えると共に、
   前記発光部と前記受光部の少なくとも一方は、前記ユニットに設けられ、
   前記発光部は、前記ユニットが前記動作位置にある場合に、被検知媒体が配置される領域へ光を発光するように配置され、
   前記受光部は、前記ユニットが前記動作位置にある場合に、前記発光部から発光された光を、前記領域に配置された前記被検知媒体を介して受け取り可能な位置、又は前記領域を経由して受け取り可能な位置に配置され、
   前記受光部での受光量に基づき、前記ユニットの位置を判断すると共に、前記被検知媒体の位置及び量の少なくとも一方を判断する判断部を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ユニットに、前記発光部と前記受光部の両方を設けた請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ユニットは、像担持体の表面に潜像を書き込むと共に前記像担持体に対して接離可能に構成された書込ユニットであって、
   前記判断部は、前記受光部での受光量に基づき、前記書込ユニットの位置を判断すると共に、前記被検知媒体の位置及び量の少なくとも一方を判断する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記被検知媒体は、画像形成装置本体に着脱可能で、現像剤を収容する現像剤収容部であって、
   前記判断部は、前記受光部での受光量に基づき、前記ユニットの位置を判断すると共に、前記現像剤収容部の位置を判断する請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記被検知媒体は、現像剤収容部に収容される現像剤であって、
   前記判断部は、前記受光部での受光量に基づき、前記ユニットの位置を判断すると共に、前記現像剤の量を判断する請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記被検知媒体は、画像形成装置本体に着脱可能で、現像剤を収容する現像剤収容部、及び前記現像剤収容部に収容される現像剤であって、
   前記判断部は、前記受光部での受光量に基づき、前記ユニットの位置を判断すると共に、前記現像剤収容部の位置、及び前記現像剤の量を判断する請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記現像剤収容部は、前記発光部から発光された光を内部に導き、当該内部を通過した光を前記受光部へ導く導光部を備え、
   前記導光部により内部に導かれた光が通過する空間内に、前記現像剤が配置されるようにした請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記導光部により内部に導かれた光が通過する空間内から現像剤を除去することが可能な除去部材を備え、
   前記除去部材の駆動指示を出した状態で前記発光部を発光させるように構成した請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記除去部材を、透光性を有する部材で構成した請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記現像剤収容部内の現像剤の上面が、前記内部で光が通過する位置よりも所定高さだけ低い位置に維持されるように構成した請求項７から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。