JP2015232658A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成装置において、部品点数を増加させることなくカートリッジの有無又は形状の検出を行うことが求められていた。【解決手段】 現像剤像を担持する像担持体を露光する露光部を有し、前記露光部から光が照射された際に、前記像担持体から放出される電子の量又は前記像担持体が受ける電子の量に基づいて、現像剤を収容する現像剤容器の有無又は形状を検出する画像形成装置を提供するものである。【選択図】 図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ等の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（以下、画像形成装置と呼ぶ）とは、電子写真画像形成方式を用いて紙などの記録材に画像を形成するものである。例えば、複写機、プリンタ（レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置、ワードプロセッサが含まれる。

画像形成装置は、まず、帯電ローラ等の帯電装置によって一様に帯電させた像担持体である感光ドラムに、選択的な露光をして静電潜像を形成する。その後、現像ローラ等を設けた現像装置によって静電潜像をトナーで顕像化すると共に、トナーによる像を記録材に転写して、画像記録を行うものである。また、感光ドラム、帯電装置、現像装置、クリーニング装置等を一体構造にまとめて画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジを構成することも可能である。このようなカートリッジを用いることにより、トナーの補給や寿命に達した感光ドラム等の各種部品の交換やメンテナンスを容易にしている。

一方、近年の感光ドラム等の各種部品は、トナーの消費によるトナー切れに比べて、長寿命化技術が進歩している。そこで、他の各種部品と比較して交換頻度が高いトナー容器だけをカートリッジから分離しトナーカートリッジとする構成も多くなっている。

このようにカートリッジが多体構成の場合、画像形成を行う時に、全ての装置が正常に画像形成装置本体に装着されていることを検知する必要性が高まっている。特に、トナーカートリッジが未装着の状態で画像形成を行う場合、現像装置にトナーが供給されず、画像の白ぬけや、トナーが供給されないことによる部材間の摩擦力上昇によって現像剤担持体等を傷つけ縦スジ画像などが発生する恐れがある。

そこで、特許文献１では、不揮発性メモリを各カートリッジに取り付け、任意のタイミングで不揮発性メモリへアクセスし、カートリッジが正常に装着されていることを確認している。

また、他の方法として、力学式のレバーセンサや光学センサを設け、各々のカートリッジが正常に装着された配置の場合と、カートリッジが未装着あるいは誤装着の場合に、スイッチが切り替わる構成が知られている。

特開平１−２６３６６２号公報

しかしながら、上記従来例では、画像形成装置本体に不揮発性メモリの読み取り部やレバーセンサや光学センサなどを設置する必要があり、部品点数が増加し、コストが増大する恐れがあった。

そこで、本発明における目的は、部品点数を増加させることなくカートリッジの有無又は形状を検出することができる画像形成装置を提供することである。

そこで、本発明は、
現像剤像を担持する像担持体を露光する露光部を有し、
前記露光部から光が照射された際に、前記像担持体から放出される電子の量に基づいて、現像剤を収容する現像剤容器の有無又は形状を検出する画像形成装置を提供するものである。

また、本発明は、
現像剤像を担持する像担持体を露光する露光部を有し、
前記露光部から光が照射された際に、前記像担持体が受ける電子の量に基づいて、現像剤を収容する現像剤容器の有無又は形状を検出する画像形成装置を提供するものである。

以上説明したように、本発明によれば、部品点数を増加することなくカートリッジの有無又は形状を検出できる画像形成装置を提供することが可能になる。

本実施例１における画像形成装置全体の概略図である。 本実施例１におけるプロセスカートリッジおよびトナーカートリッジの概略図である。 オペアンプを用いた電流検出回路の概略図である。 本実施例１におけるトナーカートリッジ有無検知シーケンスのフローチャートである。 本実施例２におけるカートリッジを露光の光路の進行方向に沿って見た場合の概念図である。 本実施例１で用いた感光ドラムの層構成の概略図である。 複数の像担持体を有する画像形成装置の概略図である。

以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。

ただし、この実施例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選択されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施例に限定する趣旨のものではない。

本発明の実施例について説明する。

図１は、本実施例における画像形成装置Ａ全体の概略図で、図２は、本実施例におけるプロセスカートリッジおよびトナーカートリッジの概略図である。

本実施例の画像形成装置Ａは、像担持体である感光ドラム１００に対して帯電、露光、現像、転写およびクリーニングの一連の画像形成プロセスを実行して記録材に画像を形成する電子写真方式の画像形成装置である。

ここで、上記一連の画像形成プロセスを実行する画像形成装置Ａは、感光ドラム１００、感光ドラム１００表面を一様に帯電する帯電ローラ２００を有する帯電装置を有する（又は帯電部）。また、帯電された感光ドラム１００を画像データに応じて露光を行い、潜像を形成する露光装置３００を有する。また、感光ドラム１００上に形成された静電潜像に対し、現像剤担持体である現像ローラ４０１を接触させ、現像剤で可視像化させる現像装置４００を有する。さらに、感光ドラム１００上に形成された現像剤像を紙などの記録材９００に転写する転写装置５００、記録材９００上にトナー像を定着する定着装置７００、転写後の感光ドラム１００表面上をクリーニングするクリーニング装置６００、から構成される。

本発明は、像担持体から放出される電子の量又は像担持体が受ける電子の量に基づいて、現像剤容器の有無又は形状が検出可能である。本実施例では、像担持体である感光ドラム１００に溜まった電子を電子受け部である転写装置（又は転写部）が受ける。そして、転写装置で電子を受けることにより流れる電流を電流検出回路１１００で電流又は電圧で検出することにより、現像剤容器の有無や現像剤容器の形状を検出する。現像剤容器の有無や形状などの判断は画像形成装置内のＣＰＵなどの演算部で行う。ただし、これに限られず外部のパソコン等に電流や電圧の電気信号を送り、現像剤容器の有無や形状などの判断を行うことも可能である。

（画像形成装置Ａの全体構成）
本実施例１の画像形成装置Ａは、感光ドラム１００の周面に帯電装置２００、露光装置３００、現像装置４００、転写装置５００、クリーニング装置６００が順に配される。

本実施例の感光ドラム１００は、図２中の矢印Ｅの方向に回転し、現像ローラは、図２の矢印Ｆの方向に回転して画像形成を行う。本実施例の感光ドラム１００は、図６に示すように導電性のドラムシリンダ１００Ａ上に絶縁層１００ｂ、電荷発生層１００ｃ、電荷移送層１００ｄを順に積層した感光体ドラムを用いた。帯電ローラ２００は、感光ドラム１００に接触し、感光ドラム１００に従動回転する。帯電手段である帯電ローラ２００には所定の帯電バイアスが印加され、ドラムシリンダ１００Ａがグラウンドに接地された感光ドラム１００の表面を一様に帯電する。露光装置３００は、画像データに応じて変調されたレーザ光をスキャン出力する。本実施例ではレーザ光であるがＬＥＤなどの光を用いることも可能である。帯電ローラ２００によって一様に帯電した感光ドラム１００に、露光装置３００からレーザ光が照射されると静電潜像が感光ドラム１００の表面上に形成される。現像剤であるトナーｔを収容するトナーカートリッジＴは、トナー供給口Ｔ１から現像装置４００へトナーｔを供給する。現像装置４００は、現像剤担持体である現像ローラ４０１で現像剤であるトナーｔを担持する。そして、現像ローラに所定の現像バイアスが印加手段１３４０により印加され、静電潜像が形成された感光ドラム１００表面に当接し、静電潜像を現像する。現像ローラ４０１の周辺からトナーｔが漏れないようにシート部材４０２、４０３を設けている。そして、紙等の記録材９００は、給紙ローラ８００によって感光ドラム１００での静電潜像の形成と同期して、転写装置（又は転写部）５００に供給及び搬送される。転写部である転写ローラ５０１には所定の転写バイアスが高圧電源１２００から印加され、トナー像は感光ドラム１００上から記録材９００上へ転写される。トナー像が転写された記録材９００は、定着装置７００に搬送され、定着された後、画像形成装置Ａ外部に排出される。感光ドラム１００上に残留した転写残トナーは、クリーニング装置６００によって除去される。

本実施例においては、プロセスカートリッジＰとトナーカートリッジＴとを用いる。プロセスカートリッジＰは、感光ドラム１００、帯電装置２００、現像装置４００、クリーニング装置６００とを一体化したものである。一方、トナーカートリッジＴは、トナーｔが充填され現像装置４００へトナーｔを供給するカートリッジである。プロセスカートリッジＰとトナーカートリッジＴとは、それぞれ画像形成装置本体Ａから着脱可能なカートリッジとして構成される。本実施例においては、プロセスカートリッジＰは現像装置を含み構成され、トナーカートリッジＴは現像装置上に着脱可能に取り付けられている。

しかし、これに限定されるものではなく、感光ドラム１００とクリーニングブレード６０１を有するクリーニング装置６００や現像装置４００が単独で着脱可能な構成でもよい。また、トナーカートリッジを含めて現像装置４００として取り扱う構成でもよい。

本実施例においては、現像剤容器であるトナーカートリッジＴの有無を検出することを説明する。しかし、これに限定されず、現像剤容器を含みつつ現像剤担持体を有する現像装置の有無を検出する構成でもいいし、廃トナー容器６０２の部分を現像剤容器とすればクリーニング装置の有無を検出することも可能である。さらに、現像剤容器を含むプロセスカートリッジの有無を検出することも可能である。

次に、本実施例の特徴であるトナーカートリッジＴの有無を検知する方法について述べる。

＜感光ドラム１００と現像装置４００の当接離間機構＞
図２（ａ）にプロセスカートリッジＰの当接状態の概略図を示し、図２（ｂ）に離間状態の概略図を示す。当接状態とは、図２（ａ）に示されるように、像担持体である感光ドラムと現像剤担持体である現像ローラが接している状態のことを言う。それに対して離間状態とは、感光ドラムと現像ローラが接触しておらず離れた状態にあることを言う。図２（ｂ）からも分かるように感光ドラムと現像ローラがそれぞれ離れた位置にある。本実施例においては、接触状態である当接状態から現像ローラが右斜め上に移動することによって離れた状態である離間状態に移行している。

また、本実施例では、図２に示すように現像剤担持体である現像ローラ４０１が像担持体である感光ドラム１００と現像時に接し（図２（ａ））、非現像時に離れる（図２（ｂ））構成である。そして、現像ローラ４０１と感光ドラム１００とが当接する位置が露光部から像担持体へ光を照射できる位置になり、これを第１の位置とする。そして、現像ローラ４０１と感光ドラム１００とが離間している位置が、露光部から像担持体への光の照射の少なくとも一部を遮断する位置であり、これを第２の位置とする。

本実施例では、第１の位置と第２の位置の少なくとも何れか一方の位置に現像剤容器を移動させる移動機構１０００を有する。特に、本実施例では、感光ドラムと現像ローラとが離間される状態（位置）と感光ドラムと現像ローラとが当接される状態（位置）への移動も行っている。そのため移動機構は、像担持体と現像剤担持体との当接離間を行う当接離間機構でもある。

本実施例では、感光ドラムと現像ローラが当接離間する構成で、画像形成時（現像時）に感光ドラムと現像ローラが当接しているが、これに限られず、現像時に接触していない構成でもよい。また、これまで説明した配置構成に限らず、クリーニング装置がないクリーナレス構成でもよい。

プロセスカートリッジＰの感光ドラム１００および帯電装置２００はカートリッジ着脱用ドアＤが閉められることによって画像形成装置本体Ａに対して固定される構成である。一方、現像装置４００は、現像ローラ４０１と感光ドラム１００の当接離間方向Ｒに回転可能な構成である。トナーカートリッジＴは、プロセスカートリッジＰの現像装置４００に固定され、現像装置４００の当接離間動作に伴って移動する。

通常状態においては、現像装置４００に当接ばね４００ａによって当接方向（＋Ｒ）の応力を加えてあり、感光ドラム１００と現像ローラ４０１が当接される。この状態で画像形成が行われ、現像ローラの表面に担持されていた現像剤が感光ドラムの潜像パターンに応じて感光ドラム上に移動する。一方、離間動作の命令が出力された場合には、画像形成装置本体Ａに設置された当接離間機構である離間カム１０００を回転させる。離間カムを回転させることにより、現像装置４００を離間方向（−Ｒ）に押圧し、現像装置４００も回転移動することによって、感光ドラム１００と現像ローラ４０１が離間する。この時、トナーカートリッジＴも現像装置４００の回転移動に伴って移動する。

図２からも分かるようにトナーカートリッジＴの上面は、トナーカートリッジが離間カムの回転動作により回転することによって、感光ドラムの上方を覆うように移動している。また、上面自体も水平方向からやや斜めに傾いた状態になっている。感光ドラムの上方を覆うように移動することにより、上方から入射してくるレーザ光を遮断することになる（図２（ｂ））。

後述するが、レーザ光の入射する領域の全面を覆うように移動させるか、レーザ光の入射の一部を遮断するように上方を覆うかは、適宜設計可能である。覆う領域の違いによって形状の違いを判別することもできる。

＜露光の光路＞
当接離間動作と露光の関係について説明する。図２の真ん中の矢印（ＬＡＳＥＲ）は本実施例における露光の光路を示す。

画像形成を行うためには、感光ドラム１００と現像ローラ４０１が当接時には、感光ドラム１００に露光が照射される配置となる必要がある。感光ドラム１００と現像ローラ４０１が離間時には、画像形成が可能である必要がない。そこで、本実施例の特徴であるトナーカートリッジの有無や形状の違いの検知を行うために、トナーカートリッジＴを露光の光路上へ移動させ、感光ドラム１００への露光照射を遮断している。（図２（ｂ））
さらに、トナーカートリッジＴが未装着の状態で、感光ドラム１００と現像ローラ４０１が離間している時は、光路上にトナーカートリッジＴが無いため、露光装置からの光を遮蔽するものがないため感光ドラム１００上に露光照射される。

＜有無によるドラム電位の違い＞
トナーカートリッジの有無を検知する時には、感光ドラム１００を帯電装置２００によって帯電し、感光ドラム表面電位を暗電位Ｖｄにする。暗電位Ｖｄは帯電装置に印加する帯電バイアス、ドラムシリンダ１００Ａの電位、電荷移送層１００ｄの誘電率および膜厚に依存する。本実施例においては、Ｖｄを−５００Ｖに設定してある。

暗電位Ｖｄが形成された感光ドラム１００に光が照射された場合、電荷発生層１００ｃに電子ホール対が形成される。そして、感光ドラム１００表面に形成された暗電位Ｖｄと、グラウンドに接地されたドラムシリンダ１００Ａによって形成される電場によって、感光ドラム１００表面へホールが、ドラムシリンダ１００Ａへ電子が移動する。感光ドラム１００表面にホールが移動することにより、感光ドラム表面電位が明電位Ｖｌへと変化する。本実施例においては、明電位Ｖｌを−１００Ｖに設定してある。

ここで、離間時において、トナーカートリッジＴがある時はトナーカートリッジＴによって露光が遮断されるため、感光ドラム１００表面が露光されず、感光ドラム１００表面電位は帯電された状態を維持するため暗電位Ｖｄとなる。一方、トナーカートリッジＴがない時は、露光が遮断されず、感光ドラム１００表面が露光され、感光ドラム１００の表面は明電位Ｖｌとなる。この違いを利用してトナーカートリッジＴの有無の検出を行う。

＜ドラム電位の検知方法＞
感光ドラム表面電位と感光ドラム１００と接触する他の部材表面の電位に、一定以上の電位差が形成されている場合、感光ドラム表面電位と他の部材の表面電位の差が一定以内に収まるように放電が発生する。感光ドラムと他の部材間では、おおよそ６００Ｖ以上の電位差があると放電が発生し、電位差が低下していき、６００Ｖ未満になると放電が収束する。本実施例においては、部材には任意のバイアスが印加されているため、暗電位Ｖｄと明電位Ｖｌの違いによって、放電による電流が変動する。

そこで、本実施例においては、転写ローラ５００へ供給される電流値を転写電流として測定している。転写ローラには、＋１０００Ｖの電圧が印加されてあり、感光ドラム表面電位が暗電位Ｖｄの場合は、明電位Ｖｌの場合に比べて、転写電流が多く流れることになる。よって、転写電流の測定値が所定値以上である場合には、演算部ＣＰＵにおいて、転写電流値ＨＩＧＨであると判断し、ドラム電位が暗電位Ｖｄであることを予測する。一方、転写電流の測定値が所定値以下である場合には、演算部ＣＰＵにおいて、転写電流値ＬＯＷであると判断し、ドラム電位が明電位Ｖｌであることを予測する。

本実施例での画像形成装置Ａでは、転写バイアスを形成する高圧電源１２００に、電流検出回路１１００が接続されている。そして、高圧電源１２００から転写ローラ５００へ所定の転写電圧を印加すると、電流検出回路１１００により転写ローラ５００に流れる転写電流Ｉｔｒを検出することが出来る。電流検出回路１１００によって検出された転写電流値Ｉｔｒは、演算部であるＣＰＵへと記録される。

本発明に係る電流検出回路１１００の一例として、オペアンプを用いた電流検出回路１１００の概略図を図３に示す。オペアンプＯＰ１はＶｉｎｎとＶｉｎｐの電位差が０Ｖとなる様にＶｏｕｔの電位を決定する。本発明においては、電源からの電源電圧をＲ２とＲ３により分圧してＶｉｎｐが設定される。また、転写電流Ｉｔｒは図２中の破線の様にグランドからオペアンプＯＰ１を通り転写電源Ｉｔｒへと流れるように設計されている。転写動作が行われない場合、Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎｐとなるが、転写動作が行われると、転写電流ＩｔｒはグランドからオペアンプＯＰ１を通り図２中の破線に示した経路を流れる。このため、転写電流ＩｔｒによるＲ１での電圧降下（Ｉｔｒ×Ｒ１）を考慮して、Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎｐ＋Ｉｔｒ×Ｒ１と決定される。これを、演算部であるＣＰＵでＶｏｕｔを読み取ることにより、転写電流Ｉｔｒを求めることが出来る。

本実施例においては、転写電流Ｉｔｒを測定することでドラム電位の予測を行い、カートリッジの有無の検出を行っているが、転写電流以外の方法でもよい。本発明は、放電（感光ドラムから放出される電子又は受ける電子）の量に対応する電流や電圧等の信号を各部材や装置で取得できればよい。例えば、感光ドラムから放出する電子の量に対応する信号としては転写電流があるが、感光ドラムが受ける電子の量に対応する信号としては、帯電装置に流れる電流を検出してもよい。さらに、感光ドラムとアース間に流れる電流を測定して、感光ドラムで起こる放電に基づく信号を取得する方法でもよい。

ただし、感光ドラムとの間で起こる放電に基づく電子の移動（放出・受信）に伴って発生する電流値は小さく、本実施例の転写電流も２０μＡ程度である。よって、露光装置で露光された後の信号をより正確に取得するためには、露光された位置から近い位置で電子の授受が行なわれ、それに起因する電流値を取得することが好ましい。

そのため、帯電装置で帯電電流を検出する際には、少しでも多くの電流値を取得できるようにするため、転写ローラの電位を感光ドラムの表面電位をなるべく変化させないように電源を切っておくことが好ましい。また、転写ローラに−５００Ｖなどの負のバイアス電圧を印加してもよい。

具体的には、帯電ローラに−１０００Ｖを印加し、現像ローラは感光ドラムと離間した状態にしておき、転写ローラは電源を切って０Ｖにする。そして、露光装置で露光された感光ドラムの表面が−１００Ｖで、露光されていない感光ドラムの表面が−５００Ｖになる。感光ドラムの表面が回転し、帯電ローラと対向する位置の近傍になると、感光ドラム表面の電位が−１００Ｖであると、放電現象が起き、信号を検出できる。電位が−５００Ｖの感光ドラム表面が帯電ローラ近傍にきても、帯電ローラとの電位差が５００Ｖであるため、放電がほとんど起きない。

＜シーケンス＞
図４には、本実施例における有無検知シーケンスのフローチャートを示す。

このシーケンスは、画像形成装置本体の電源投入時や、カートリッジ着脱用ドアＤが開閉された時に、実行される。
Ｓ１ 本実施例におけるプロセスカートリッジＰは、他の操作が行われていない状態では感光ドラム１００と現像ローラ４０１が当接しているため、離間動作を行う。
Ｓ２ 感光ドラム１００を回転駆動する。
Ｓ３ 帯電装置２００に所定のバイアスを印加し、感光ドラム表面に暗電位Ｖｄを形成する。
Ｓ４ 感光ドラム１００表面に露光を照射する。この時の感光ドラム表面電位は、トナーカートリッジＴがある場合（有）には暗電位Ｖｄ、ない場合（無）には明電位Ｖｌとなる。
Ｓ５ 転写ローラ５００に所定のバイアスを印加し、転写装置に供給される転写電流値を測定する。
Ｓ６ 演算部であるＣＰＵによって、測定された転写電流値から表１に基づき、トナーカートリッジＴの有無を判定する。

Ｓ７ （ａ）トナーカートリッジＴがある状態なら、スタンバイモードへ移行する。
（ｂ）トナーカートリッジＴはない状態なら、エラーモードへ移行する。

トナーカートリッジＴ有無検知シーケンスによって、トナーカートリッジＴの有無によって変化する感光ドラム表面電位を予測することができ、トナーカートリッジＴが正常に装着されていることを検知することができる。

以上のようにすることで、多体構成の画像形成装置において、部品点数を増加させることなくカートリッジの有無を検知することができる。また、トナーカートリッジＴが未装着の状態で画像形成が行われることがなく、画像の白ぬけや、トナーが供給されないことが少なくなる。さらに、現像剤が潤滑剤として機能するため部材間の摩擦によって現像剤担持体を傷つけ縦スジ画像などが発生することがない。

帯電装置で帯電電流を検出する際には、Ｓ１からＳ４は同じである。Ｓ５において転写ローラにバイアス印加を行わないか、転写ローラを感光ドラムから離間させる工程になる。そして、感光ドラムのレーザが照射された暗電位部分の電位の変化を抑えた状態で、暗電位部分は帯電装置に向かうように感光ドラムが回転する。帯電装置のところまで暗電位部分が来ると、帯電装置と暗電位部分との電位差により放電が起こる。放電により帯電装置内を流れる電流を電圧変換した電気信号を演算手段などに送信する。その後は、Ｓ６からＳ７の工程を同様に実施することになる。

実施例２においては、大きさの異なるトナーカートリッジが装着可能である画像形成装置で、トナーカートリッジの形状の違いを利用し、トナーカートリッジの種類を判断することについて説明する。本実施例では、標準トナーカートリッジＴＡまたは大容量トナーカートリッジＴＸのいずれかが装着可能である。また、トナーカートリッジの有無検知方法は、実施例１と同様であるため、実施例１と重複する構成の説明を省く。

大容量トナーカートリッジＴＸには、標準トナーカートリッジＴＡに比べて、トナーｔが多く充填されている。この様な大容量トナーカートリッジＴＸを用いることで、大量に印刷を行うユーザーはトナーカートリッジＴの交換頻度を少なく抑えることが可能となり、ユーザビリティに優れる。

また、現像装置４００を動作させると、現像装置４００の構成部材とトナーｔの摺擦によってトナーの潰れや割れが発生する。さらには、現像装置４００の構成部材にトナーｔが融着し、縦スジ等の画像不良が発生することが知られている。そこで、現像装置４００の消耗度を予測する手段として、現像装置４００の動作時間または印刷枚数等を積算し、積算値が所定値を超えた場合に現像装置４００の寿命とする方法が知られている。

しかしながら、本実施例のように、容量の異なるトナーカートリッジＴが使用される場合に、現像装置４００の消耗度がトナーカートリッジＴの種類によって異なることが分かった。そこで、本実施例においては、装着されているトナーカートリッジＴの種類の判断手段を設けた。さらに、装着されているトナーカートリッジＴの種類による係数を、現像装置４００の動作時間に乗算した値を積算し、積算値が所定値を超えた場合に現像装置４００が寿命であると予測する。

この様にすることで、異なるトナーカートリッジＴが装着された場合においても、現像装置４００の寿命を正確に予測することができ、縦スジ等の画像不良の発生を防ぐことが可能となる。

＜カートリッジの形状・種類の違いの検知方法＞
図５（ａ）には、大容量トナーカートリッジＴＸを露光の光路の進行方向に沿って見た場合の概念図を示す。また、図５（ｂ）には、標準トナーカートリッジＴＡを露光の光路の進行方向に沿って見た場合の概念図を示す。図中の網掛部は露光がトナーカートリッジＴによって遮断される遮光部であり、斜線部は露光がトナーカートリッジＴによって遮光されず感光ドラム１００が露光される露光部を示している。

大容量カートリッジＴＸは標準トナーカートリッジＴＡに比べトナーの充填量が多いため、一般的に容積が大きくなる。本実施例においては、容積の大きい大容量トナーカートリッジＴＸの遮光部を標準トナーカートリッジＴＡの遮光部よりも大きくしてある。

次に本実施例の特徴である、トナーカートリッジＴの判別手段について説明する。

図４に示したように、標準トナーカートリッジＴＡと大容量トナーカートリッジＴＸでは、遮光部の面積が大きくなる。よって、実施例１で説明したトナーカートリッジ有無検知を行う場合に、標準トナーカートリッジＴＡと大容量トナーカートリッジＴＸで、感光ドラム１００表面に露光される面積が異なり、感光ドラムの明電位Ｖｌと暗電位Ｖｄの面積率が異なる。以後、帯電領域の長手方向の全域に対する暗電位Ｖｄの面積率をＶｄ面積率ａとする。本実施例においては、標準トナーカートリッジＴＡのＶｄ面積率ａは５０％、大容量トナーカートリッジＴＸのＶｄ面積率ａは１００％とした。また、標準カートリッジＴＡまたは大容量トナーカートリッジＴＸが、画像形成装置Ａに装着されていない場合にはＶｄ面積率ａは０％となる。

転写電流値Ｉｔｒは、感光ドラムの帯電領域の全域が暗電位Ｖｄ時の転写電流値Ｉｄと、感光ドラムの帯電領域の全域が明電位Ｖｌ時の転写電流値Ｉｌと、Ｖｄ面積率ａから求めることができる。具体的には次の式（１）で示すことができる。
Ｉｔｒ＝ａ×Ｉｄ＋（１−ａ）×Ｉｌ （１）

例えば、大容量トナーカートリッジＴＸであれば、暗電位のＶｄ面積率ａは１００％であり、明電位のＶｌ面積率は０％である。実施例１では２０μＡを転写電流として検出しているので、感光ドラムの検出に使われる全領域が暗電位Ｖｄであるときは、転写電流値Ｉｄ＝２０（μＡ）となる。全領域が明電位Ｖｌであるときの転写電流値を転写電流値Ｉｌ＝１０（μＡ）とする。この場合、大容量トナーカートリッジＴＸが適切に装着されている場合の転写電流値Ｉｔｒは、Ｉｔｒ（μＡ）＝ａ×Ｉｄ＋（１−ａ）×Ｉｌ＝１×２０＋（１−１）×１０＝２０（μＡ）となる。一方、標準トナーカートリッジＴＡは、暗電位のＶｄ面積率ａは５０％であり、明電位のＶｌ面積率は５０％であるので、標準トナーカートリッジＴＡが適切に装着されている場合の転写電流値は次のようになる。転写電流値Ｉｔｒ（μＡ）＝ａ×Ｉｄ＋（１−ａ）×Ｉｌ＝０．５×２０＋（１−０．５）×１０＝１５（μＡ）となる。

このように検出される電流値が異なるため、画像形成装置内に予めテーブルを記憶手段に記憶させておき、そのテーブルと電流値を比較して、カートリッジの形状を判断する。そして、カートリッジの形状から大容量トナーカートリッジＴＸか標準トナーカートリッジＴＡかの判断を行うことが可能である。

本実施形態の転写部に該当する転写ローラは、直径１２ｍｍで長手方向の長さが２２０ｍｍのものを用いている。

本実施例では形状判断後にカートリッジの種類判断を行っているが、直接カートリッジの種類判断を行ってもよい。また、転写電流値Ｉｔｒを測定することで、装着されているトナーカートリッジＴの種類を判断可能であるが、トナーカートリッジＴが未装着であることを検知することもできる。

以上のようにすることで、装着されているトナーカートリッジＴの種類を検知することができ、装着されているトナーカートリッジＴの種類に応じて、現像装置４００の消耗度を正確に予測することができ、縦スジ等の画像不良の発生を防ぐことが可能となる。

本実施例においては、トナーカートリッジＴの種類を検知し、現像装置４００の消耗度の予測を行ったが、トナーカートリッジＴの種類を検知し、その情報を用いて各種バイアスの制御を行う等の他の制御を行ってもよい。

＜その他＞
これまでは、１つの感光ドラムで画像形成を行う画像形成装置について説明してきたが、これに限定されるものではない。例えば、図７に示すように、複数の感光ドラムを備える画像形成装置でも応用が可能である。これまでは、感光ドラムから記録材に転写するための転写部での検出に関して説明したが、感光ドラムから中間転写体であるベルト５０３に現像剤を転写するための転写部５０１で電流値を検出してもよい。

また、これまでの実施例ではネガトナー（負帯電性トナー）を用いて説明してきたが、ポジトナー（正帯電性トナー）を用いる画像形成装置でもできる。ネガトナーでは、像担持体から放出される電子の量に対応する電流が転写部に流れ、それを電圧に変換して信号を検出していたが、ポジトナーになると、像担持体が受ける電子の量に対応する電流が転写部に流れ、それを電圧に変換して信号を検出することになる。

１００ 感光ドラム
３００ 露光装置
５００ 転写ローラ
１０００ 移動機構
Ｐ プロセスカートリッジ
ＴＡ 標準トナーカートリッジ
ＴＸ 大容量トナーカートリッジ
Ｔ トナー
Ａ 画像形成装置
Ｄ カートリッジ着脱用ドア

Claims (14)

1. 現像剤像を担持する像担持体を露光する露光部を有し、
   前記露光部から光が照射された際に、前記像担持体から放出される電子の量に基づいて、現像剤を収容する現像剤容器の有無又は形状を検出することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像剤を前記像担持体から記録材または中間転写体に転写するための転写部が、前記像担持体から放出される電子を受けることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体から放出される電子の量に対応する信号を前記転写部に流れる電流から取得していることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 現像剤像を担持する像担持体を露光する露光部を有し、
   前記露光部から光が照射された際に、前記像担持体が受ける電子の量に基づいて、現像剤を収容する現像剤容器の有無又は形状を検出することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記像担持体を帯電する帯電部が、前記像担持体に電子を放出していることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記像担持体が受ける電子の量に対応する信号を前記帯電部に流れる電流から取得していることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記像担持体が受ける電子の量に基づいて、現像剤容器の有無又は形状を検出する際に、前記像担持体と前記転写部とが離間している状態であることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記現像剤容器の一部が、前記露光部から照射される光の少なくとも一部を遮断することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記像担持体から放出される電子の量に基づいて、又は、前記像担持体が受ける電子の量に基づいて、形状の異なる現像剤容器であることを判断することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記電子は、放電によるものであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記電子の量に対応する信号を前記像担持体の表面電位を測定して取得又は前記像担持体とグラウンドとの間を流れる電流から取得することを特徴とする請求項１又は４記載の画像形成装置。
12. 前記露光部から前記像担持体へ光を照射できる位置を第１の位置とし、前記現像剤容器の一部によって前記露光部から前記像担持体への光の照射の少なくとも一部が遮断させる位置を第２の位置とした場合に、
    前記第１の位置と前記第２の位置の少なくとも何れか一方の位置に前記現像剤容器を移動させる移動機構を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記移動機構は、前記像担持体と現像剤を担持する現像剤担持体とが当接離間する当接離間機構であり、
    前記像担持体と前記現像剤担持体とが離間される状態で、前記現像剤容器が前記第１の位置へ移動した状態で、
    前記像担持体と前記現像剤担持体とが当接される状態で、前記現像剤容器が前記第２の位置へ移動した状態であることを特徴とする請求項１２記載の画像形成装置。
14. 前記現像剤容器は、現像剤を担持する現像剤担持体を有する現像装置、
    前記現像剤容器は、前記像担持体と、前記像担持体の上の現像剤を除去するクリーニング手段と、を有するクリーニング装置、
    前記現像剤容器は、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体と、前記像担持体の上の現像剤を除去するクリーニング手段と、現像剤を担持する現像剤担持体と、を有するプロセスカートリッジ、
    の少なくともいずれか１つであることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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