JP4911178B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、装着されるカートリッジ内の現像剤の残量を検出可能な画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、一般に、トナーを収容した現像剤カートッジを備え、現像剤カートリッジからトナーを感光体に供給して画像形成を行っている。このような画像形成装置では、現像剤カートリッジ内に残っているトナーの量を検出するために、現像剤収容室の側壁に対向する一対の光透過窓を設け、一方の光透過窓から検出光を入射し、他方の光透過窓の前で受光し、この受光信号が高レベルであれば、トナーの残量が少なくなってきたと判定する構成が用いられることがある（特許文献１）。

ところで、トナーは、現像剤収容室内で繰り返し撹拌されることで、徐々に劣化し、所定の印字枚数を超えると初期の帯電性能が得られなくなり、形成される画像の質が低下する。そのため、良好な画像を形成するためには、現像剤収容室内のトナーをすべて使い切らずに、所定量残す必要がある。

特開２００１−００５２７６号公報

一方、現像剤カートリッジは、トナーの初期容量の異なる複数種類、例えば、大容量タイプと小容量タイプの２種類が設定され、販売されることが多い。しかし、従来の画像形成装置では、トナーの初期容量に拘わらず、トナーの量が一定量以下になったときに現像剤カートリッジの交換時期であると判定していた。

しかし、トナーの劣化の状態はおよそ現像剤カートリッジの使用時間に応じるため、同じトナー残量であっても、大容量タイプの現像剤カートリッジに比較すると、少容量タイプの現像剤カートリッジの残トナーは劣化していない。そのため、トナーの初期容量に拘わらず、トナーの量が一定量以下になったときにトナーエンプティを判定すると、少量タイプの現像剤カートリッジでは、残トナーが未だ使用に耐え得るにも拘わらずトナーエンプティを判定してしまい、トナーを有効に使用できないという問題があった。

本発明は、以上のような背景に鑑みてなされたものであり、現像剤の初期容量に応じて適切な劣化状態まで現像剤を使用できるようにする画像形成装置を提供することを目的とする。

前記した課題を解決する本発明は、現像剤の量を光学的に検出するための光透過部を有し、現像剤の初期容量の異なる複数種類のカートリッジを装着可能に構成された画像形成装置であって、前記光透過部を通して前記カートリッジ内へ検出光を照射する発光素子と、前記光透過部を通った検出光を受光する受光素子と、前記受光素子の受光信号に基づいて前記カートリッジの交換時期を判定する判定手段と、装着された前記カートリッジの初期容量を検出する検出手段と、前記検出手段で検出した前記カートリッジの初期容量に応じて前記カートリッジ内を通る検出光の高さ位置を、初期容量の小さいものが初期容量の大きいものより低くなるように変更する光路変更手段とを備えたことを特徴とする。

このような画像形成装置によれば、光路変更手段は、検出手段で検出したカートリッジの現像剤の初期容量に応じて検出光の高さ位置を変更する。具体的には、現像剤の初期容量の小さいカートリッジの場合には、初期容量の大きい場合よりも検出光の高さが低くなるように検出光の高さを変更する。そのため、初期容量の小さいカートリッジを使用した場合には、初期容量の大きいカートリッジを使用した場合よりも現像剤の量が少なくなったときに判定手段でトナーエンプティを判定するので、初期容量に応じて適切な劣化状態まで現像剤を使用できる。

前記した課題を解決する本発明は、現像剤の量を光学的に検出するための光透過部を有し、現像剤の初期容量の異なる複数種類のカートリッジを装着可能に構成された画像形成装置であって、前記光透過部を通して前記カートリッジ内へ検出光を照射する発光素子と、前記光透過部を通った検出光を受光する、異なる位置に複数設けられた受光素子と、前記受光素子の受光信号に基づいて前記カートリッジの交換時期を判定する判定手段と、装着された前記カートリッジの初期容量を検出する検出手段とを備え、前記判定手段は、前記検出手段で検出した前記カートリッジの初期容量に応じて、初期容量の小さいものが初期容量の大きいものより低くなるように、使用する前記受光素子を変更することを特徴とする。

このような画像形成装置によれば、判定手段により、初期容量の小さいものが初期容量の大きいものより使用する受光素子の位置が低くなるように、使用する受光素子を選択する。そのため、初期容量の小さいカートリッジを使用した場合には、初期容量の大きいカートリッジを使用した場合よりも現像剤の量が少なくなったときに判定手段でトナーエンプティを判定するので、初期容量に応じて適切な劣化状態まで現像剤を使用できる。

前記した課題を解決する本発明は、現像剤の量を光学的に検出するための光透過窓を有し、現像剤の初期容量の異なる複数種類のカートリッジを装着可能に構成された画像形成装置であって、前記光透過窓を通して前記カートリッジ内へ検出光を照射する発光素子と、前記光透過窓を通った検出光を受光する受光素子と、前記受光素子の受光信号に基づいて前記カートリッジの交換時期を判定する判定手段とを備え、前記発光素子および前記受光素子は、異なる高さ位置に複数組設けられ、前記カートリッジは、現像剤の初期容量に応じ、初期容量の小さいものが初期容量の大きいものより低くなるように前記複数組の発光素子および受光素子のいずれかの組に対応した位置に前記光透過窓が配置されたことを特徴とする。

このような画像形成装置によれば、現像剤の初期容量に応じ、初期容量の小さいものが初期容量の大きいものより低くなるように前記複数組の発光素子および受光素子のいずれかの組に対応した位置に前記光透過窓が配置されているため、カートリッジを画像形成装置に装着すると、初期容量に応じて、カートリッジ内を通過する検出光の高さが変わる。そのため、初期容量の小さいカートリッジを使用した場合には、初期容量の大きいカートリッジを使用した場合よりも現像剤の量が少なくなったときに判定手段でトナーエンプティを判定するので、初期容量に応じて適切な劣化状態まで現像剤を使用できる。

前記した課題を解決する本発明は、現像剤の量を光学的に検出するための光透過部を有し、現像剤の初期容量の異なる複数種類のカートリッジを装着可能に構成された画像形成装置であって、前記光透過部を通して前記カートリッジ内に検出光を照射する発光素子と、前記光透過部を通った検出光を受光する受光素子と、前記受光素子の受光信号に基づいて前記カートリッジの交換時期を判定する判定手段と、装着された前記カートリッジの初期容量を検出する検出手段とを備え、前記カートリッジは、初期容量に応じて異なる形状である初期容量識別部を有し、前記発光素子および前記受光素子の少なくとも一方は、複数種類のうち少なくとも１種の前記カートリッジを装着することで前記初期容量識別部に当接して押し動かされ、初期容量の小さいものが初期容量の大きいものより低くなるように高さ位置が変更されるように構成されたことを特徴とする。

このような画像形成装置によれば、カートリッジの装着により、初期容量識別部が発光素子および受光素子の少なくとも一方に当接してこれらを押し動かし、初期容量の小さいものが初期容量の大きいものより低くなるように高さ位置を変更する。そのため、初期容量の小さいカートリッジを使用した場合には、初期容量の大きいカートリッジを使用した場合よりも現像剤の量が少なくなったときに判定手段でトナーエンプティを判定するので、初期容量に応じて適切な劣化状態まで現像剤を使用できる。

本発明の画像形成装置によれば、初期容量の小さいカートリッジを使用した場合には、初期容量の大きいカートリッジを使用した場合よりも現像剤の量が少なくなったときに判定手段でトナーエンプティを判定するので、初期容量に応じて適切な劣化状態まで現像剤を使用できる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例としてのレーザプリンタの断面図である。 現像カートリッジの拡大断面図である。 大容量タイプの場合の現像カートリッジ周辺の構成を示す図２のIII−III断面図である。 小容量タイプの場合の現像カートリッジ周辺の構成を示す図２のIII−III断面図である。 第２実施形態における大容量タイプの場合の現像カートリッジ周辺の構成を示す図２のIII−III断面図である。 第２実施形態における小容量タイプの場合の現像カートリッジ周辺の構成を示す図２のIII−III断面図である。 第３実施形態における大容量タイプの場合の現像カートリッジ周辺の構成を示す図２のIII−III断面図である。 第３実施形態における小容量タイプの場合の現像カートリッジ周辺の構成を示す図２のIII−III断面図である。 第４実施形態における大容量タイプの場合の現像カートリッジ周辺の構成を示す図２のIII−III断面図である。 第４実施形態における小容量タイプの場合の現像カートリッジ周辺の構成を示す図２のIII−III断面図である。 第５実施形態における大容量タイプの場合の現像カートリッジ周辺の構成を示す図２のIII−III断面図である。 第５実施形態における小容量タイプの場合の現像カートリッジ周辺の構成を示す図２のIII−III断面図である。 第６実施形態における大容量タイプの場合の現像カートリッジ周辺の構成を示す図２のIII−III断面図である。 第６実施形態における小容量タイプの場合の現像カートリッジ周辺の構成を示す図２のIII−III断面図である。 第７実施形態における大容量タイプの場合の現像カートリッジ周辺の構成を示す側面図である。 第７実施形態における小容量タイプの場合の現像カートリッジ周辺の構成を示す側面図ある。

［第１実施形態］
＜レーザプリンタの概略構成＞
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明において、方向はレーザプリンタを使用するユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図１における左側を「前」、右側を「後」とし、手前側を「右」、奥側を「左」とする。また、図１における上下方向を「上下」とする。

図１に示すように、画像形成装置の一例としてのレーザプリンタ１は、本体筐体２内に、用紙Ｐを供給する給紙部３と、露光装置４と、用紙Ｐ上にトナー像を転写するプロセスユニット５と、用紙Ｐ上に転写されたトナー像を熱定着させる定着装置６とを主に備えている。

給紙部３は、本体筐体２内の下部に設けられ、用紙Ｐを収容する給紙トレイ３１と、用紙Ｐの前側を持ち上げる用紙押圧板３２およびリフトレバー３３と、ピックアップローラ３４と、給紙ローラ３５と、給紙パッド３６と、レジストローラ３７とを主に備えている。給紙トレイ３１内の用紙Ｐは、リフトレバー３３と用紙押圧板３２によってピックアップローラ３４に寄せられ、ピックアップローラ３４によって送り出される。送り出された用紙Ｐは、給紙ローラ３５と給紙パッド３６によって１枚ずつ分離され、レジストローラ３７を通り、感光体ドラム５１と転写ローラ５３との間に向けて搬送される。

露光装置４は、本体筐体２内の上部に設けられ、図示しないレーザ発光部と、回転駆動するポリゴンミラー４１と、レンズ４２，４３と、反射鏡４４，４５とを主に備えている。レーザ発光部から出射された画像データに基づくレーザ光（鎖線参照）は、ポリゴンミラー４１、レンズ４２、反射鏡４４、レンズ４３、反射鏡４５の順に反射または通過して、感光体ドラム５１の表面上に高速走査にて照射される。

プロセスユニット５は、露光装置４の下方に配置され、本体筐体２に設けられたフロントカバー２１を開いたときにできる開口から本体筐体２に対して着脱可能に装着される構成となっている。このプロセスユニット５は、感光体ユニット５Ａと、カートリッジの一例としての現像カートリッジ５Ｂとから構成されている。

感光体ユニット５Ａは、感光体フレーム５０Ａ内に、感光体ドラム５１と、帯電器５２と、転写ローラ５３とを主に備えている。また、現像カートリッジ５Ｂは、感光体ユニット５Ａに対して着脱可能に装着される構成となっており、現像フレーム５０Ｂ内に、現像ローラ５４と、供給ローラ５５と、層厚規制ブレード５６とを主に備え、現像剤の一例としてのトナーを収容するトナー収容室５８を有する。

プロセスユニット５では、感光体ドラム５１の表面が、帯電器５２により一様に帯電された後、露光装置４からのレーザ光の高速走査によって露光されることで、感光体ドラム５１上に画像データに基づく静電潜像が形成される。また、トナー収容室５８内のトナーは、供給ローラ５５を介して現像ローラ５４に供給され、現像ローラ５４と層厚規制ブレード５６との間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ５４上に担持される。

現像ローラ５４上に担持されたトナーは、現像ローラ５４から感光体ドラム５１上に形成された静電潜像に供給される。これにより、静電潜像が可視像化され、感光体ドラム５１上にトナー像が形成される。その後、感光体ドラム５１と転写ローラ５３との間を用紙Ｐが搬送されることで感光体ドラム５１上のトナー像が用紙Ｐ上に転写される。

定着装置６は、プロセスユニット５の後方に設けられ、加熱ローラ６１と、加熱ローラ６１との間で用紙Ｐを挟持する加圧ローラ６２とを主に備えている。用紙Ｐに転写されたトナー像は、加熱ローラ６１と加圧ローラ６２との間を用紙Ｐが搬送されることで熱定着される。トナー像が熱定着された用紙Ｐは、定着装置６から排出経路２３に搬送され、排出経路２３から排出ローラ２４によって排紙トレイ２２上に排出される。

次に、現像カートリッジ５Ｂの交換時期の判定について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、まず交換時期の判定に拘わる現像カートリッジ５Ｂおよびレーザプリンタ本体の構成について説明した後、本実施形態の交換時期の判定について説明する。

＜現像カートリッジの構成＞
レーザプリンタ１に装着可能な現像カートリッジ５Ｂには、トナーの初期容量が異なる２種類のタイプがある。具体的には、例えば、最大印字可能枚数が６０００枚に設定された大容量タイプと、最大印字可能枚数が３０００枚に設定され、大容量タイプよりもトナーの初期容量が少ない小容量タイプである。なお、各タイプの現像カートリッジ５Ｂは、トナー収容室５８内に収容されるトナーＴの初期容量が異なるだけであり、構成は略同一である。

図２に示すように、現像カートリッジ５Ｂは、現像フレーム５０Ｂによって、供給ローラ５５などが配置される現像室５７と、トナーＴが収容されるトナー収容室５８とに区画されている。現像室５７とトナー収容室５８とは、連通部５９によって連通している。この連通部５９は、供給ローラ５５のローラ部分の軸方向における略全幅にわたって形成されており、トナーＴは、連通部５９を介して現像室５７とトナー収容室５８との間を相互に行き来できるようになっている。

トナー収容室５８には、回転することでトナーＴを撹拌するアジテータ７０が配置されている。アジテータ７０は、回転支軸７１と、回転支軸７１から延びる撹拌部７２と、撹拌部の先端のシート取付部７３に取り付けられた可撓性のシート部材７５とから主に構成されている。また、図３に示すように、トナー収容室５８（現像フレーム５０Ｂ）の側壁５０Ｌ，５０Ｒには、それぞれ、左右方向において対向する光透過部の一例としての光透過窓１０１，１０２が設けられている。光透過窓１０１は、後述する２つの発光素子１１１，１１２が発する光が共に通過できるような十分な大きさで形成されている。光透過窓１０２は、後述する２つの受光素子１２１，１２２の受光面に対面する範囲を含むように十分な大きさで形成されている。なお、光透過部は、必ずしも窓状の物である必要はなく、側壁５０Ｒ、５０Ｌ全体を透明にして構成してもよいし、現像フレーム５０Ｂ全体を透明にして構成することもできる。

図３に示す現像カートリッジ５Ｂは、大容量タイプのものであり、以下の説明においてタイプを特定した現像カートリッジ５Ｂを示すときは、符号５０１〜５０６を用いる。大容量タイプの現像カートリッジ５０１は、現像フレーム５０Ｂの下面のうち、後述する本体筐体２に設けられたスイッチ１６１に対面する部分が平らであり、本体筐体２に現像カートリッジ５０１を装着しても、スイッチ１６１が押されないようになっている。

一方、図４に示す現像カートリッジ５０２は、小容量タイプのものであり、現像フレーム５０Ｂの下面のうち、スイッチ１６１に対面する部分に識別突起１６２が設けられている。識別突起１６２は、現像カートリッジ５０２を本体筐体２に装着したときに、スイッチ１６１を押すことができる大きさに形成されている。

＜残量判定のためのレーザプリンタ本体の構成＞
図３に示すように、レーザプリンタ１は、本体筐体２内の光透過窓１０１に対面する部分に上下に並んで２つの発光素子１１１，１１２が設けられている。また、光透過窓１０２に対面する部分には、上下に並んで２つの受光素子１２１，１２２が設けられている。
発光素子１１１と受光素子１２１は、光透過窓１０１，１０２を挟んで対面して設けられた組である。発光素子１１２と受光素子１２２は、光透過窓１０１，１０２を挟んで対面して設けられた組であり、それぞれ発光素子１１１と受光素子１２１の下に設けられている。各発光素子および受光素子の組は、公知の光センサを用いることができる。

本体筐体２には、現像カートリッジ５Ｂ（５０１，５０２）の下面に対応する位置に、検出手段の一例としてのスイッチ１６１が設けられている。前記したように、スイッチ１６１は、小容量タイプの現像カートリッジ５０２に設けられた識別突起１６２により押されると、回路が閉じて、判定手段１５０および光路変更手段の一例としての切換手段１６０に信号を出力する。

レーザプリンタ１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力回路などを備えた図示しない制御装置が設けられ、制御装置は、判定手段１５０および切換手段１６０を有している。
図３および図４に破線で示すように、発光素子１１１または発光素子１１２から出射された光は、光透過窓１０１を通って現像カートリッジ５Ｂ（トナー収容室５８）内に入り、トナーＴが所定量以下になると、光透過窓１０２を通って受光素子１２１または受光素子１２２で受光される。受光素子１２１，１２２は、受光した光の強度に応じて出力電圧値が変化する素子であり、光を受光することで発生する信号を判定手段１５０に出力する。

判定手段１５０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムやデータ、受光素子１２１，１２２の出力などに基づいて、現像カートリッジ５Ｂが交換時期か否かを判定する。
交換時期の判定の方法を簡単に説明すると、受光信号の強度が予め設定された受光基準値を超えた時間を算出し、この超えた時間の割合（デューティ比）が判定閾値を超えた場合に現像カートリッジ５Ｂが交換時期（トナーエンプティ）であると判定する。

判定手段１５０は、スイッチ１６１からの信号に基づいて、受光素子１２１および１２２のいずれからの信号をトナーエンプティの判定に用いるかを決定する。具体的には、スイッチ１６１からの信号が入力されない場合には、受光素子１２１の信号を用い、スイッチ１６１からの信号が入力された場合には、受光素子１２２の信号を用いるように構成されている。

切換手段１６０は、スイッチ１６１からの信号に基づき、発光素子１１１および発光素子１１２のいずれを発光させるかを決定し、これらの発光素子１１１，１１２を発光させる手段である。具体的には、スイッチ１６１の信号が入力されない場合には、発光素子１１１を発光させ、スイッチ１６１の信号が入力された場合には、発光素子１１２を発光させるように構成されている。

＜トナーエンプティの判定の動作＞
以上のように構成されたレーザプリンタ１におけるトナーエンプティの判定について説明する。
大容量タイプの現像カートリッジ５０１を用いる場合、本体筐体２に現像カートリッジ５０１を装着すると、図３に示すように、現像カートリッジ５０１の下面でスイッチ１６１は押されない。そのため、スイッチ１６１から、判定手段１５０および切換手段１６０には信号は出力されない。

切換手段１６０は、スイッチ１６１からの信号の入力がないため、上の発光素子１１１を発光させ、判定手段１５０は、上の受光素子１２１からの信号を利用してトナーエンプティを判定する。したがって、検出光Ｌは、トナー収容室５８内で比較的高い位置を通り、この高い位置の検出光Ｌに基づいてトナーエンプティが判定される。つまり、大容量タイプでは、比較的多いトナー残量でトナーエンプティが判定される。

一方、小容量タイプの現像カートリッジ５０２を用いる場合、本体筐体２に現像カートリッジ５０２を装着すると、図４に示すように、現像カートリッジ５０２の下面の識別突起１６２でスイッチ１６１が押される。そのため、スイッチ１６１から、判定手段１５０および切換手段１６０に信号が出力される。

切換手段１６０は、スイッチ１６１からの信号の入力があるため、下の発光素子１１２を発光させ、判定手段１５０は、下の受光素子１２２からの信号を利用してトナーエンプティを判定する。したがって、検出光Ｌは、トナー収容室５８内で比較的低い位置を通り、この低い位置の検出光Ｌに基づいてトナーエンプティが判定される。つまり、小容量タイプでは、比較的少ないトナー残量でトナーエンプティが判定される。

このようにして、本実施形態のレーザプリンタ１によれば、初期容量の小さい現像カートリッジ５０２を使用した場合には、初期容量の大きい現像カートリッジ５０１を使用した場合よりもトナーＴの量が少なくなったときに判定手段１５０でトナーエンプティを判定するので、初期容量に応じて適切な劣化状態までトナーＴを使用できる。

以上に本発明の一実施形態について説明したが、本発明の画像形成装置は、以下に説明するようにさらに他の形態で実施することも可能である。なお、以下の形態の説明においては、第１実施形態と異なる点のみ説明し、同じ部分については、図面に同じ符号を付して説明を省略する。

［第２実施形態］
図５および図６に示すように、第２実施形態においては、発光素子１１１，１１２が２つ設けられ、受光素子２２０が１つのみ設けられた場合を説明する。なお、現像カートリッジ５０１，５０２は、第１実施形態と同じである。

第２実施形態では、スイッチ１６１の信号は、切換手段１６０にのみ出力され、切換手段１６０は、第１実施形態と同様に、スイッチ１６１の信号が入力されない場合には、発光素子１１１を発光させ、スイッチ１６１の信号が入力された場合には、発光素子１１２を発光させるように構成されている。

受光素子２２０は、２つの発光素子１１１および発光素子１１２のいずれが発光した検出光Ｌでも受光できるように十分な大きさの受光面を有している。

このような第２実施形態のレーザプリンタにおいても、大容量タイプの現像カートリッジ５０１を用いると、図５に示すように、スイッチ１６１が押されないため上の発光素子１１１が発光され、小容量タイプの現像カートリッジ５０２を用いると、図６に示すように、スイッチ１６１が押されるため下の発光素子１１２が発光される。すなわち、現像カートリッジ５０１，５０２内のトナーＴの初期容量に応じて上の発光素子１１１または下の発光素子１１２が発光され、トナー収容室５８内を通る検出光Ｌの高さが変わる。

一方、受光素子２２０は１つであっても、発光素子１１１，１１２の両方の光を受光できれば、どちらが発光したかによらず残量の判定はできるので、第２実施形態のレーザプリンタも第１実施形態と同様に、初期容量の小さい現像カートリッジ５０２を使用した場合には、初期容量の大きい現像カートリッジ５０１を使用した場合よりもトナーＴの量が少なくなったときに判定手段１５０でトナーエンプティを判定する。したがって、初期容量に応じて適切な劣化状態までトナーＴを使用できる。また、この形態によれば、受光素子の部品点数を減らし、コストダウンを図ることができる。

［第３実施形態］
図７および図８に示すように、第３実施形態においては、発光素子２１０が１つのみ設けられ、受光素子１２１，１２２が２つ設けられた場合を説明する。なお、現像カートリッジ５０１，５０２は、第１実施形態と同じである。

第３実施形態では、スイッチ１６１の信号は、判定手段１５０にのみ出力され、判定手段１５０は、第１実施形態と同様に、スイッチ１６１からの信号が入力されない場合には、受光素子１２１の信号を用い、スイッチ１６１からの信号が入力された場合には、受光素子１２２の信号を用いるように構成されている。

発光素子２１０は、２つの受光素子１２１および受光素子１２２のいずれにも検出光Ｌが届くように、僅かに拡がるビームが発されるようになっている。

このような第３実施形態のレーザプリンタにおいても、大容量タイプの現像カートリッジ５０１を用いると、図７に示すように、スイッチ１６１が押されないため上の受光素子１２１からの信号が判定手段１５０でのトナーエンプティの判定に用いられ、小容量タイプの現像カートリッジ５０２を用いると、図８に示すように、スイッチ１６１が押されるため下の受光素子１２２からの信号が判定手段１５０でのトナーエンプティの判定に用いられる。すなわち、トナー収容室５８内を通る検出光Ｌの全体の高さは変わらないが、トナーエンプティの判定に利用される光の部分の高さが実質的に変更される。

したがって、第３実施形態のレーザプリンタも、第１実施形態と同様に、初期容量の小さい現像カートリッジ５０２を使用した場合には、初期容量の大きい現像カートリッジ５０１を使用した場合よりもトナーＴの量が少なくなったときに判定手段１５０でトナーエンプティを判定する。したがって、初期容量に応じて適切な劣化状態までトナーＴを使用できる。また、この形態によれば、発光素子の部品点数を減らし、コストダウンを図ることができる。

［第４実施形態］
図９および図１０に示すように、第４実施形態は、発光素子１１１および受光素子１２１が上下に移動する形態である。なお、現像カートリッジ５０１，５０２は、第１実施形態と同じである。

発光素子１１１および受光素子１２１は、それぞれ上下方向に移動可能なリニアアクチュエータ２３１，２３２に支持されている。
スイッチ１６１の信号は、切換手段１７０に出力されている。
切換手段１７０は、スイッチ１６１の信号に基づき、リニアアクチュエータ２３１，２３２を駆動する。具体的には、切換手段１７０は、スイッチ１６１からの信号が入力されない場合には、リニアアクチュエータ２３１，２３２を駆動して発光素子１１１および受光素子１２１を上に位置させ、スイッチ１６１からの信号が入力された場合には、発光素子１１１および受光素子１２１を下に位置させるように構成されている。
判定手段１５０は、受光素子１２１からの信号に基づき、第１実施形態と同様にしてトナーエンプティの判定を行う。

このような第４実施形態のレーザプリンタにおいては、大容量タイプの現像カートリッジ５０１を用いると、図９に示すように、スイッチ１６１が押されないため切換手段１７０によりリニアアクチュエータ２３１，２３２が駆動され、大容量タイプの現像カートリッジ５０１に最適な上の位置に発光素子１１１および受光素子１２１を位置させる。一方、小容量タイプの現像カートリッジ５０２を用いると、図１０に示すように、スイッチ１６１が押されるため切換手段１７０によりリニアアクチュエータ２３１，２３２が駆動され、小容量タイプの現像カートリッジ５０２に最適な下の位置に発光素子１１１および受光素子１２１を位置させる。

このように、第４実施形態のレーザプリンタによれば、第１実施形態と同様に、初期容量が大きい場合には、現像カートリッジ５Ｂ内での検出光Ｌの高さが高く、初期容量が小さい場合には、現像カートリッジ５Ｂ内での検出光Ｌの高さが低くなる。そのため、初期容量の小さい現像カートリッジ５０２を使用した場合には、初期容量の大きい現像カートリッジ５０１を使用した場合よりもトナーＴの量が少なくなったときに判定手段１５０でトナーエンプティを判定する。したがって、初期容量に応じて適切な劣化状態までトナーＴを使用できる。

［第５実施形態］
図１１および図１２に示すように、第５実施形態においては、発光素子１１１および受光素子１２１がそれぞれ１つ設けられ、発光素子１１１が発する検出光Ｌの高さ位置を第１導光部材２５０Ａおよび第２導光部材２５０Ｂにより変更する場合を説明する。なお、現像カートリッジ５０１，５０２は、第１実施形態と同じである。

第１導光部材２５０Ａは、発光素子１１１と光透過窓１０１の間において本体筐体２に回転可能に支持されている。第１導光部材２５０Ａは、外形が略円柱状の形状を有し、外周にギヤ部２５１を有している。第１導光部材２５０Ａは、その中央（軸心）が、発光素子１１１が発する検出光Ｌの光軸Ｘと一致し、その内部の中央に、光軸Ｘと４５度傾いた反射面を有するミラー２５２が設けられている。ミラー２５２は、図１１においては上方に検出光Ｌを反射している。図１１において、ミラー２５２の上方には、ミラー２５２で反射された検出光Ｌを右方向に反射する、ミラー２５２と平行な反射面を有するミラー２５３が設けられている。

このように、第１導光部材２５０Ａは、これらのミラー２５２およびミラー２５３で、発光素子１１１が発する検出光Ｌの光路をずらして現像カートリッジ５Ｂ内に導入するものである。第１導光部材２５０Ａのギヤ部２５１は、ステッピングモータ２４０Ａの出力軸に設けられたギヤ２４１Ａと噛合しており、ステッピングモータ２４０Ａの駆動力により回動される。

第２導光部材２５０Ｂは、第１導光部材２５０Ａと同じ構成であり、第１導光部材２５０Ａと左右対称に設けられている。第２導光部材２５０Ｂは、現像カートリッジ５Ｂを通過した検出光Ｌの光路をずらして受光素子１２１に導出するものである。第２導光部材２５０Ｂは、本体筐体２に回動可能に支持され、回動軸が光軸Ｘに合致している。また、第１導光部材２５０Ａと同様に、ギヤ部２５１がステッピングモータ２４０Ｂの出力軸に設けられたギヤ２４１Ｂと噛合しており、ステッピングモータ２４０Ｂの駆動力により回動される。

スイッチ１６１の信号は、切換手段１８０に出力されている。
切換手段１８０は、スイッチ１６１の信号に基づき、ステッピングモータ２４０Ａ，２４０Ｂを駆動する。具体的には、切換手段１８０は、スイッチ１６１からの信号が入力されない場合には、ステッピングモータ２４０Ａ，２４０Ｂにより、ミラー２５３がミラー２５２の上方に位置するように第１導光部材２５０Ａおよび第２導光部材２５０Ｂの向きを調整し、スイッチ１６１からの信号が入力された場合には、ステッピングモータ２４０Ａ，２４０Ｂにより、ミラー２５３がミラー２５２の下方に位置するように第１導光部材２５０Ａおよび第２導光部材２５０Ｂの向きを調整するように構成されている。
判定手段１５０は、受光素子１２１からの信号に基づき、第１実施形態と同様にしてトナーエンプティの判定を行う。

このように、第５実施形態のレーザプリンタによれば、第１実施形態と同様に、初期容量が大きい場合には、現像カートリッジ５Ｂ内での検出光Ｌの高さが高く、初期容量が小さい場合には、現像カートリッジ５Ｂ内での検出光Ｌの高さが低くなる。そのため、初期容量の小さい現像カートリッジ５０２を使用した場合には、初期容量の大きい現像カートリッジ５０１を使用した場合よりもトナーＴの量が少なくなったときに判定手段１５０でトナーエンプティを判定する。したがって、初期容量に応じて適切な劣化状態までトナーＴを使用できる。

なお、第５実施形態においては、発光素子１１１と受光素子１２１の両方に対応して、回動する導光部材を設けたが、一方のみに設けてもよい。この場合、発光素子１１１側だけ導光部材を設ける場合には、受光素子１２１の受光面を十分に大きくするのがよく、受光素子１２１側だけ導光部材を設ける場合には、発光素子１１１が発するビームが僅かに拡がるようになっているとよい。

また、第５実施形態においては、導光部材により検出光を反射させてその光路をずらした例を示したが、屈折により検出光の光路をずらすように構成してもよい。

［第６実施形態］
図１３および図１４に示すように、第６実施形態においては、発光素子１１１，１１２が２つ設けられ、受光素子１２１，１２２も２つ設けられた場合を説明する。この形態においては、第１実施形態と異なり、制御装置による検出光Ｌを発光させる発光素子の切換は行わない。その代わりに、現像カートリッジ５０３と５０４とで、光透過窓の位置を異ならせてある。

具体的には、大容量タイプの現像カートリッジ５０３は、上に位置した発光素子１１１に対面して側壁５０Ｌに光透過窓２６１が設けられ、上に位置した受光素子１２１に対面して側壁５０Ｒに光透過窓２６１が設けられている。一方、小容量タイプの現像カートリッジ５０４は、下に位置した発光素子１１２に対面して側壁５０Ｌに光透過窓２６２が設けられ、下に位置した受光素子１２２に対面して側壁５０Ｒに光透過窓２６２が設けられている。なお、発光素子１１１および発光素子１１２は、装着される現像カートリッジ５Ｂのタイプによらず、トナー残量の検知を行うときには両方共、検出光Ｌが発光されるようになっている。

このような第６実施形態のレーザプリンタにおいては、大容量タイプの現像カートリッジ５０３を装着すると、図１３に示すように、発光素子１１１から発した検出光Ｌのみが光透過窓２６１を通過し、トナー収容室５８および反対側の光透過窓２６１を通過して受光素子１２１に入る。そして、第１実施形態と同様に判定手段１５０によりトナーエンプティの判定がなされる。
一方、小容量タイプの現像カートリッジ５０４を装着すると、図１４に示すように、発光素子１１２から発した検出光Ｌのみが光透過窓２６２を通過し、トナー収容室５８および反対側の光透過窓２６２を通過して受光素子１２２に入る。そして、第１実施形態と同様に判定手段１５０によりトナーエンプティの判定がなされる。

このようにして、第６実施形態のレーザプリンタでは、光透過窓２６１と光透過窓２６２の高さの違いによりトナー収容室５８内を通る光の高さが変わる。そのため、初期容量の小さい現像カートリッジ５０４を使用した場合には、初期容量の大きい現像カートリッジ５０３を使用した場合よりもトナーＴの量が少なくなったときに判定手段１５０でトナーエンプティを判定する。したがって、初期容量に応じて適切な劣化状態までトナーＴを使用できる。

［第７実施形態］
第７実施形態に係るレーザプリンタは、図１５および図１６に示すように、制御装置で制御することなく、現像カートリッジ５Ｂ（５０５，５０６）の機械的な構成により検出光Ｌの高さを変更するものである。

本体筐体２には、発光素子１１１を保持した矩形の保持部材２７２を上下方向にスライド移動可能に案内するリニアガイド２７１が設けられている。リニアガイド２７１は、光透過窓２６１または光透過窓２６２の位置の間で発光素子１１１が動けるような位置に配置されている。検出手段の一例としての保持部材２７２は、バネ２７５により上方に付勢されており、リニアガイド２７１の上端に設けられたストッパ２７１Ａに係合することで、大容量タイプの現像カートリッジ５０５に適した高さに保持部材２７２を位置決め、つまりは発光素子１１１を位置決めするようになっている。保持部材２７２の上辺には、半円状の凹部２７３が形成されている。

大容量タイプの現像カートリッジ５０５は、第６実施形態と同様に、小容量タイプに比較して高い位置に光透過部の一例としての光透過窓２６１が設けられている。そして、側壁５０Ｌの光透過窓２６１の上下には突起は設けられていない。
一方、小容量タイプの現像カートリッジ５０６は、第６実施形態と同様に、大容量タイプに比較して低い位置に光透過部の一例としての光透過窓２６２が設けられている。そして、側壁５０Ｌには、初期容量識別部の一例として、光透過窓２６２の上部に側方へ突出する円柱状の突起２８０が設けられている。この突起２８０の位置は、詳しくは、発光素子１１１と凹部２７３の中心間距離と、光透過窓２６２と突起２８０の中心間距離とが同じになるように配置されており、突起２８０が保持部材２７２の凹部２７３と係合して保持部材２７２を下方へ押し下げることで光透過窓２６２と発光素子１１１が対面するようになっている。

図示は省略するが、現像カートリッジ５０５，５０６は左右対称に構成されて、小容量タイプの現像カートリッジ５０６は、右側の側壁５０Ｒにも、突起２８０が設けられている。また、リニアガイド２７１、保持部材２７２およびバネ２７５も、本体筐体２の右側に、図１５と同様のものが左右対称に設けられ、発光素子１１１の代わりに受光素子１２１が設けられている。

このように構成された第７実施形態のレーザプリンタでは、大容量タイプの現像カートリッジ５０５を装着すると、図１５に示すように、側壁５０Ｌおよび側壁５０Ｒに突起が無いため、発光素子１１１および受光素子１２１は動かず、高い位置に維持される。そして、発光素子１１１から発された検出光Ｌは、側壁５０Ｌの高い位置に設けられた光透過窓２６１を通過し、トナー収容室５８および反対側の光透過窓２６１を通過して受光素子１２１に入る。そして、第１実施形態と同様に判定手段１５０によりトナーエンプティの判定がなされる。

一方、小容量タイプの現像カートリッジ５０６を装着すると、図１６に示すように、側壁５０Ｌおよび側壁５０Ｒに突起２８０が有るため、突起２８０が保持部材２７２の凹部２７３に係合して保持部材２７２を押し下げる。これにより、発光素子１１１および受光素子１２１は下がり、光透過窓２６２に対応した低い位置に位置する。そして、発光素子１１１から発された検出光Ｌは、側壁５０Ｌの低い位置に設けられた光透過窓２６２を通過し、トナー収容室５８および反対側の光透過窓２６２を通過して受光素子１２１に入る。そして、第１実施形態と同様に判定手段１５０によりトナーエンプティの判定がなされる。

このようにして、第７実施形態のレーザプリンタでは、突起２８０による発光素子１１１および受光素子１２１の移動によりトナー収容室５８内を通る光の高さが変わる。そのため、初期容量の小さい現像カートリッジ５０６を使用した場合には、初期容量の大きい現像カートリッジ５０５を使用した場合よりもトナーＴの量が少なくなったときに判定手段１５０でトナーエンプティを判定する。したがって、初期容量に応じて適切な劣化状態までトナーＴを使用できる。

なお、第７実施形態においては、大容量タイプの現像カートリッジ５０５と小容量タイプの現像カートリッジ５０６とで、光透過窓２６１，２６２の高さ位置を変えていたが、発光素子１１１の高さ位置の変更に対応できる十分な大きさを有している場合には、同じ光透過窓を用いることができる。もちろん、側壁５０Ｌおよび側壁５０Ｒが全部透明であってもよい。

以上に、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記した形態に限定されることなく、適宜変形して実施することが可能である。

前記実施形態では、現像カートリッジの初期容量として大容量タイプと小容量タイプの２タイプのみで説明したが、３種類以上の初期容量のタイプがある場合には、検出光の高さ位置が３種類以上になるように構成することができる。例えば、第１実施形態の態様であれば、発光素子と受光素子の組を３組以上の複数組設ければよいし、第４実施形態の態様であれば、発光素子および受光素子を３種類以上の高さ位置に位置させるようにリニアアクチュエータ２３１，２３２を制御すればよい。また、初期容量が３種類の場合においても、検出光の高さ位置は２箇所に設定してもよい。つまり、初期容量が異なる２種類については検出光の高さを同じ高さにしてもよい。

前記実施形態では、検出手段の一例としてスイッチ１６１を例示したが、カートリッジにＩＣタグを設けて、画像形成装置本体に設ける検出手段としてＩＣタグリーダーを設けてもよい。

前記実施形態では、画像形成装置の一例としてレーザプリンタ１を採用したが、本発明はこれに限定されず、例えば、複写機や複合機などを採用してもよい。

１ レーザプリンタ
２ 本体筐体
５ プロセスユニット
５Ａ 感光体ユニット
５Ｂ（５０１〜５０６） 現像カートリッジ
５８ トナー収容室
１０１，１０２，２６１，２６２ 光透過窓
１１１，１１２，２１０ 発光素子
１２１、１２１，２２０ 受光素子
１５０ 判定手段
１６０，１７０，１８０ 切換手段
１６１ スイッチ
１６２ 識別突起
２３１ リニアアクチュエータ
２４０Ａ，２４０Ｂ ステッピングモータ
２５０Ａ 第１導光部材
２５０Ｂ 第２導光部材
２７２ 保持部材
２８０ 突起
Ｌ 検出光
Ｔ トナー
Ｘ 光軸

Claims (9)

1. 現像剤の量を光学的に検出するための光透過部を有し、現像剤の初期容量の異なる複数種類のカートリッジを装着可能に構成された画像形成装置であって、
   前記光透過部を通して前記カートリッジ内へ検出光を照射する発光素子と、
   前記光透過部を通った検出光を受光する受光素子と、
   前記受光素子の受光信号に基づいて前記カートリッジの交換時期を判定する判定手段と、
   装着された前記カートリッジの初期容量を検出する検出手段と、
   前記検出手段で検出した前記カートリッジの初期容量に応じて前記カートリッジ内を通る検出光の高さ位置を、初期容量の小さいものが初期容量の大きいものより低くなるように変更する光路変更手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記発光素子および前記受光素子は、異なる高さ位置に複数組設けられ、
   前記光路変更手段は、前記検出手段で検出した前記カートリッジの初期容量に応じて使用する前記発光素子を変更し、
   前記判定手段は、前記検出手段で検出した前記カートリッジの初期容量に応じて使用する前記受光素子を変更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. 前記発光素子は、異なる高さ位置に複数設けられ、
   前記光路変更手段は、前記検出手段で検出した前記カートリッジの初期容量に応じて使用する前記発光素子を変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記光路変更手段は、前記検出手段で検出した前記カートリッジの初期容量に応じて前記発光素子および前記受光素子の少なくとも一方を移動させて高さ位置を変更するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記発光素子から入射される検出光を反射または屈折させることで検出光の光路をずらして前記カートリッジ内へ導入すると共に入射される検出光の光軸周りに回動可能なように画像形成装置本体に支持された第１導光部材をさらに備え、
   前記光路変更手段は、前記検出手段で検出した前記カートリッジの初期容量に応じて前記第１導光部材を回動させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記カートリッジから出射される検出光を反射または屈折させることで検出光の光路をずらして前記受光素子へ導出すると共に前記受光素子へ出射される検出光の光軸周りに回動可能なように画像形成装置本体に支持された第２導光部材をさらに備え、
   前記光路変更手段は、前記検出手段で検出した前記カートリッジの初期容量に応じて前記第２導光部材を回動させることを特徴とする請求項１または請求項５に記載の画像形成装置。
7. 現像剤の量を光学的に検出するための光透過部を有し、現像剤の初期容量の異なる複数種類のカートリッジを装着可能に構成された画像形成装置であって、
   前記光透過部を通して前記カートリッジ内へ検出光を照射する発光素子と、
   前記光透過部を通った検出光を受光する、異なる高さ位置に複数設けられた受光素子と、
   前記受光素子の受光信号に基づいて前記カートリッジの交換時期を判定する判定手段と、
   装着された前記カートリッジの初期容量を検出する検出手段とを備え、
   前記判定手段は、前記検出手段で検出した前記カートリッジの初期容量に応じて、初期容量の小さいものが初期容量の大きいものより低くなるように、使用する前記受光素子を変更することを特徴とする画像形成装置。
8. 現像剤の量を光学的に検出するための光透過窓を有し、現像剤の初期容量の異なる複数種類のカートリッジを装着可能に構成された画像形成装置であって、
   前記光透過窓を通して前記カートリッジ内へ検出光を照射する発光素子と、
   前記光透過窓を通った検出光を受光する受光素子と、
   前記受光素子の受光信号に基づいて前記カートリッジの交換時期を判定する判定手段とを備え、
   前記発光素子および前記受光素子は、異なる高さ位置に複数組設けられ、
   前記カートリッジは、現像剤の初期容量に応じ、初期容量の小さいものが初期容量の大きいものより低くなるように前記複数組の発光素子および受光素子のいずれかの組に対応した位置に前記光透過窓が配置されたことを特徴とする画像形成装置。
9. 現像剤の量を光学的に検出するための光透過部を有し、現像剤の初期容量の異なる複数種類のカートリッジを装着可能に構成された画像形成装置であって、
   前記光透過部を通して前記カートリッジ内に検出光を照射する発光素子と、
   前記光透過部を通った検出光を受光する受光素子と、
   前記受光素子の受光信号に基づいて前記カートリッジの交換時期を判定する判定手段と、
   装着された前記カートリッジの初期容量を検出する検出手段とを備え、
   前記カートリッジは、初期容量に応じて異なる形状である初期容量識別部を有し、
   前記発光素子および前記受光素子の少なくとも一方は、複数種類のうち少なくとも１種の前記カートリッジを装着することで前記初期容量識別部に当接して押し動かされ、初期容量の小さいものが初期容量の大きいものより低くなるように高さ位置が変更されるように構成されたことを特徴とする画像形成装置。

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