JPH11143305A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 専用のセンサを設けることなく、感光体ドラ
ムの装填／未装填を確実に検出可能な画像形成装置を得
る。 【解決手段】 プリンタ本体に感光体ドラム１１を含む
感光体ユニットが着脱可能に取り付けられている。該感
光体ドラム上に付着したテストトナーパターンの濃度を
検出する光学センサ１２０は、発光素子１２１と乱反射
光を受光する受光素子１２２と正反射光を受光する受光
素子１２３とで構成されている。各受光素子１２２，１
２３がいずれも反射光を受光しないとき、感光体ドラム
１１が未装填であると判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置、特
に、記録媒体として感光体ドラムを備えた電子写真複写
機やレーザープリンタ等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術と課題】一般に、レーザプリンタにおい
て、感光体ドラムはトナークリーナ等と一体的にユニッ
ト化され、プリンタ本体に対して着脱可能に取り付けら
れている。多くの場合、本体カバーを開放することでド
ラムユニットは本体に対して着脱可能であり、電源が投
入されたときや本体カバーを開閉したときには感光体ド
ラムが装填されているか否かを検出する必要がある。

【０００３】従来、画像形成装置にオプションとして接
続されるソータやスキャナの装着／未装着をこれらのオ
プションユニットと画像形成装置本体との電源コネクタ
の接続の有無で検出することが提案されている（特開平
４−５２６５７号公報、特開平４−３０６５９号公報参
照）。また、本体カバーの開閉を、給紙部付近に設けた
複数のフォトセンサで検出する技術も提案されている
（特開平８−１８７０４号公報参照）。

【０００４】しかし、これらの技術では感光体ドラム自
体の装填／未装填を検出することはできない。また、仮
に、感光体ドラム自体を検出するセンサを設けるにして
も、専用のセンサであれば、コストが上昇してしまう。

【０００５】そこで、本発明の目的は、専用のセンサを
設けることなく、感光体ドラムの装填／未装填を確実に
検出可能な画像形成装置を提供することにある。

【０００６】

【発明の要旨及び効果】以上の目的を達成するため、本
発明に係る画像形成装置は、感光体ドラムを含むユニッ
トを画像形成装置本体に対して着脱可能に取り付け、該
感光体ドラム上に形成したテストトナーパターンの濃度
を光学センサによって検出して画像安定化制御を行う画
像形成装置において、前記光学センサを、光を照射する
発光素子と、感光体ドラム面からの乱反射光を受光する
第１の受光素子と、感光体ドラム面からの正反射光を受
光する第２の受光素子とで構成し、第１及び第２の受光
素子からの出力電圧に基づいて前記感光体ドラムの装填
／未装填を検出するようにした。

【０００７】本発明においては、画像安定化制御のため
にテストトナーパターンの濃度を検出するための光学セ
ンサを感光体ドラムの装填／未装填の検出に兼用した。
第１及び第２の受光素子は共に感光体ドラムが装填され
ていれば反射光を検出し、未装填であればいずれも反射
光を検出することはなく、その出力はそれぞれ所定電圧
となる。従って、第１及び第２の受光素子からの出力が
所定電圧であれば、感光体ドラムは未装着であると判断
してよい。

【０００８】但し、感光体ドラムには画像安定化制御の
ためにテストトナーパターンが形成されている場合を考
慮する必要がある。正反射光を受光する第２の受光素子
はトナーが高濃度で付着しているとその出力は所定電圧
となるが、この場合、乱反射光は僅かでも第１の受光素
子に入射し、第１の受光素子の出力は所定電圧未満であ
る。従って、第１及び第２の受光素子の出力を対比する
ことで、トナー付着の有無に拘らず、確実に感光体ドラ
ムの装着／未装着を検出することができる。

【０００９】即ち、本発明によれば、画像安定化制御の
ためにテストトナーパターンの濃度を検出する光学セン
サによって感光体ドラムの装着／未装着を検出すること
ができ、しかも、専用のセンサを設ける必要がないた
め、スペース効果を損なわず、かつ、コストの上昇を抑
えることができる。

【００１０】さらに、本発明において、前記光学センサ
による感光体ドラムの検出は、画像形成装置本体への電
源投入直後又は本体カバーの開閉直後に感光体ドラムを
予備回転させたときに実行することが好ましい。感光体
ドラムの一部に集中的に光を照射すると、感光体が部分
的に劣化しやすいが、回転状態で光を照射すれば、この
ような部分的な劣化を防止できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
の実施形態について添付図面を参照して説明する。以下
に説明する実施形態は、本発明をフルカラーレーザプリ
ンタに適用したものである。

【００１２】図１はフルカラーレーザプリンタの正面か
ら見た外観を示し、図２はその内部機構を示す。図２に
おいて、このプリンタは、概略、矢印ａ方向に回転駆動
される感光体ドラム１１を有する感光体ユニット１０
と、レーザ走査光学ユニット２０と、フルカラー現像ユ
ニット３０と、矢印ｂ方向に回転駆動される無端状の中
間転写ベルト４１を有する中間転写ユニット４０と、給
紙部６０とで構成されている。感光体ユニット１０内に
は、さらに、帯電ブラシ１２、クリーナ１３が設置さ
れ、クリーナ１３の背部は廃トナー収容室１４とされて
いる。帯電ブラシ１２は感光体ドラム１１の表面を所定
の電位に均一に帯電する。クリーナ１３はブレード１３
ａによって感光体ドラム１１上に残留したトナーを掻き
落とす。

【００１３】レーザ走査光学ユニット２０はレーザダイ
オード、ポリゴンミラー、ｆθ光学素子を内蔵した周知
のもので、その制御部にはＣ（シアン）、Ｍ（マゼン
タ）、Ｙ（イエロー）、Ｂｋ（ブラック）ごとの印字デ
ータがホストコンピュータから転送される。レーザ走査
光学ユニット２０は各色ごとの印字データを順次レーザ
ビームとして出力し、感光体ドラム１１上を走査露光す
る。これにて、感光体ドラム１１上に各色ごとの静電潜
像が順次形成される。

【００１４】フルカラー現像ユニット３０はＣ，Ｍ，
Ｙ，Ｂｋのトナーを含む現像剤を収容した四つの色別現
像器３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｂｋを一体化したも
ので、支軸３３を支点として時計回り方向に回転可能で
ある。各現像器は、感光体ドラム１１上に各色の静電潜
像が形成されるごとに、対応する現像器の現像スリーブ
３２が現像位置へ位置するように回転しつつ切り換えら
れる。

【００１５】中間転写ユニット４０内において、中間転
写ベルト４１は支持ローラ４２，４３及びテンションロ
ーラ４４，４５に無端状に張り渡され、感光体ドラム１
１と同期して矢印ｂ方向に回転駆動される。中間転写ベ
ルト４１の側部には図示しない突起が設けられ、この突
起をセンサ４９が検出することにより、露光、現像、転
写等の作像処理が制御される。中間転写ベルト４１は回
転自在な１次転写ローラ４６に押圧されて感光体ドラム
１１に接触し、この接触部が１次転写部である。

【００１６】また、中間転写ベルト４１は支持ローラ４
３に支持された部分で記録シートＳの水平搬送路６５に
臨み、回転自在な２次転写ローラ５９が接触している。
この接触部が２次転写部である。さらに、中間転写ユニ
ット４０にはクリーナ５０が設置されている。クリーナ
５０は中間転写ベルト４１上の残留トナーを掻き取るた
めのブレード５１を有している。

【００１７】給紙部６０は、プリンタ本体１の正面側
（オペレータが通常位置する側）に開放可能な給紙トレ
イ６１と、給紙ローラ６２と、タイミングローラ６３と
から構成されている。記録シートＳは給紙トレイ６１上
に積載され、給紙ローラ６２の回転によって１枚ずつ図
２中右方へ給紙され、タイミングローラ６３で中間転写
ベルト４１上に形成された画像と同期をとって２次転写
部へ送り出される。記録シートの水平搬送路６５はエア
ーサクションベルト６６等で構成され、定着器７０から
は搬送ローラ７６，７７，７８を備えた垂直搬送路７５
が設けられている。記録シートＳはこの垂直搬送路７５
からプリンタ本体１の上面へ排出される。

【００１８】ここで、本プリンタにおけるフルカラーの
プリント動作について、その概略を説明する。プリント
動作の開始に際して、２次転写ローラ５９及びクリーニ
ングブレード５１は中間転写ベルト４１から離間してい
る。プリント動作が開始されると、感光体ドラム１１が
矢印ａ方向、中間転写ベルト４１が矢印ｂ方向に同じ周
速度で回転駆動され、感光体ドラム１１は帯電ブラシ１
２によって所定の電位に帯電される。

【００１９】続いて、レーザ走査光学ユニット２０によ
ってシアン画像の露光が行われ、感光体ドラム１１上に
シアン画像の静電潜像が形成される。この静電潜像は直
ちに現像器３１Ｃで現像されると共に、トナー画像は１
次転写部で中間転写ベルト４１上に転写される。１次転
写終了直後に現像器３１Ｍが現像位置へ切り換えられ、
続いてマゼンタ画像の露光、現像、１次転写が行われ
る。以下同様に、現像器３１Ｙへの切換え、イエロー画
像の露光、現像、１次転写が行われる。さらに、現像器
３１Ｂｋへの切換え、ブラック画像の露光、現像、１次
転写が行われ、１次転写ごとに中間転写ベルト４１上に
はトナー画像が重ねられていく。

【００２０】最終の１次転写が終了すると、現像ユニッ
ト３０は次のプリント処理のために現像器３１Ｃへ切り
換えられ、同時に２次転写ローラ５９及びクリーニング
ブレード５１が中間転写ベルト４１に圧接する。このと
き、記録シートＳが２次転写部へ送り込まれ、中間転写
ベルト４１上に形成されたフルカラートナー画像が記録
シートＳ上に転写される。この２次転写が終了すると、
２次転写ローラ５９及びクリーニングブレード５１は中
間転写ベルト４１から離間する。

【００２１】ところで、プリンタ本体１は、図３に示す
ように、固定側フレーム２と可動側フレーム（以下、カ
バーと記す）５とに２分割されている。カバー５は支軸
８１を支点として回動可能であり、正面側に回動（矢印
ｃ参照）させることで本体１を開放することができる。

【００２２】固定側フレーム２には、レーザ走査光学ユ
ニット２０、現像ユニット３０、給紙部６０、水平搬送
路６５、定着器７０、垂直搬送路７５等が設置されてい
る。カバー５には、感光体ユニット１０及び中間転写ユ
ニット４０が設置されている。カバー５を開放すると、
本体１は現像ユニット３０、給紙部６０、水平搬送路６
５がほぼ全面的に外部からアクセス可能に開放される。
この開放状態において、感光体ユニット１０及び中間転
写ユニット４０はカバー５に対して着脱可能であり、各
現像器３１も現像ユニット３０に対して着脱可能であ
る。なお、この種の着脱機構はプリンタで通常用いられ
ており、その説明は省略する。

【００２３】また、固定側フレーム２には、カバー５の
開閉状態を検出するためのセンサ１１０が設けられ、中
間転写ユニット４０には画像安定化制御のための光学セ
ンサ１２０が設置されている。

【００２４】画像安定化制御とは、それ自体従来周知で
あるが、感光体ドラム１１上に所定の作像条件（帯電電
圧、露光量、現像バイアス電圧）で所定面積のテストト
ナーパターンを形成し、該パターンの濃度を光学的に検
出することで、各現像器へのトナー補給あるいは作像条
件の制御へフィードバックし、常時所定濃度の画像を得
るための制御をいう。

【００２５】本実施形態においては、この光学センサ１
２０を感光体ドラム１１の装填／未装填の検出用として
兼用するようにした。即ち、図４に示すように、光学セ
ンサ１２０は発光素子（ＬＥＤ）１２１と二つの受光素
子（フォトトランジスタ）１２２，１２３とで構成され
ている。発光素子１２１から放射された光は遮光板１１
５の窓部１１５ａから感光体ドラム１１を照射する。受
光素子１２２は感光体ドラム１１からの乱反射光を窓部
１１５ｂを通して受光し、受光素子１２３は正反射光を
窓部１１５ｃを通して受光する。これらの素子１２１，
１２２，１２３は図５に示すようにＣＰＵ１００に接続
されており、発光素子１２１はリモート信号の電圧に比
例した光量で発光する。受光素子１２２，１２３は受光
した光量に応じて０〜Ｖｃｃの電圧を発生し、これらの
電圧値はＣＰＵ１００に入力される。受光素子１２２，
１２３の出力電圧は受光してないときＶｃｃであり、受
光量に反比例する。

【００２６】ＣＰＵ１００は、プリンタを制御するもの
で、カバー５の開閉センサ１１０や受光素子１２２，１
２３からの出力信号が入力され、発光素子１２１へリモ
ート信号、感光体ドラム１１等を駆動するメインモータ
へ制御信号を出力する。さらに、ＣＰＵ１００はコント
ローラ１０１とコマンド及びステータスの信号を交信す
る。開閉センサ１１０の信号はカバー５が閉じていると
きは“Ｈ”であり、開放されると“Ｌ”になる。発光素
子１２１へのリモート信号は出力ポートでＤ／Ａ変換さ
れ、０〜Ｖｃｃの電圧が出力される。受光素子１２２，
１２３からの入力信号は０〜Ｖｃｃの電圧を入力ポート
で２５６階調にＡ／Ｄ変換され、このＡ／Ｄ変換値で出
力電圧を判別する。

【００２７】ちなみに、本実施形態において、発光素子
１２１への出力電圧は、画像安定化制御モードでは０．
６〜１．２Ｖであり、ドラム検出モードでは２Ｖであ
る。ドラム検出モードにおいて発光光量が小さいと（例
えば、電圧が０．６Ｖ以下のとき）、感光体ドラム１１
が装填されていても受光素子１２２，１２３が反射光を
検出できず、未装填であると誤検出するおそれがある。
一方、発光光量が大きいと（例えば、電圧が３Ｖ以上の
とき）、感光体ドラム１１が未装填であっても、ユニッ
ト１０内で反射した光を受光素子１２２，１２３が検出
してしまい、装填されていると誤検出するおそれがあ
る。

【００２８】ここで、ドラム検出モード時での受光セン
サ１２２，１２３の状態を説明する。まず、感光体ドラ
ム１１が未装填の場合、発光素子１２１から放射された
光は拡散されてしまい、受光素子１２２，１２３は受光
することがなく、出力電圧はそれぞれＶｃｃである。

【００２９】次に、感光体ドラム１１が装填されている
場合、トナーが付着している場合と付着していない場合
とに分ける必要がある。トナーが付着している場合、ト
ナーによる乱反射光が受光素子１２２に入射し、その出
力電圧はＶｃｃ未満である。正反射光の光量はトナー付
着量に応じて変動し、受光素子１２３の出力電圧はＶｃ
ｃ以下になる。一方、トナーが付着していない場合、光
は正反射するため、受光素子１２３の出力電圧はＶｃｃ
未満である。受光素子１２２は乱反射がないため、その
出力電圧はＶｃｃとなる。

【００３０】従って、受光素子１２２，１２３のいずれ
か一方の出力電圧がＶｃｃ未満であれば感光体ドラム１
１は装填されていると、いずれの出力電圧もＶｃｃであ
れば感光体ドラム１１は未装填であると判断することが
できる。

【００３１】図６は前述のドラム検出モードの制御手順
を示す。このドラム検出モードはプリンタ本体１に電源
が投入され直後、あるいはカバー５が開閉された直後に
実行される。

【００３２】まず、ステップＳ１で電源が投入されたこ
と、又はセンサ１１０からの信号が“Ｈ”に切り換わっ
たことによってカバー５の開閉動作を確認すると、ステ
ップＳ２でメインモータをオンして感光体ドラム１１を
予備回転させ、同時に発光素子１２１をオンする。次
に、ステップＳ３，Ｓ４で受光素子１２２，１２３の出
力がそれぞれＶｃｃか否かを判定する。いずれもＹＥＳ
であれば、感光体ドラム１１は未装填であると判断す
る。即ち、ステップＳ５で発光素子１２１をオフし、ス
テップＳ６でコントローラ１０１へ送信するステータス
に未装填を反映させる。さらに、ステップＳ７でメイン
モータをオフし、感光体ドラム１１の予備回転を終了さ
せる。

【００３３】一方、前記ステップＳ３又はＳ４のいずれ
かでＮＯであれば、感光体ドラム１１は装填されている
と判断する。即ち、ステップＳ８で発光素子１２１をオ
フし、ステップＳ９で予備回転を継続させる。通常は、
この後に画像安定化制御モードを実行する。

【００３４】以上説明したように、本実施形態において
は、画像安定化制御で使用される光学センサ１２０を感
光体ドラム１１の装填／未装填の検出にも使用するよう
にしたため、該検出のために専用のセンサを設ける必要
がなくなる。また、光学センサ１２０は乱反射光／正反
射光をそれぞれ受光する受光素子を備えているため、ト
ナー付着の有無に拘らず感光体ドラムの装填／未装填を
確実に検出することができる。さらに、光を照射する検
出時には感光体ドラム１１を回転させるため、感光体が
部分的に劣化する不具合を防止できる。

【００３５】なお、本発明に係る画像形成装置は、前記
実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で
種々に変更することが可能である。特に、本発明はフル
カラーレーザプリンタのみならず、フルカラー又はモノ
カラーのデジタル／アナログ複写機にも広く適用するこ
とができる。また、感光体ユニットの構成やその開閉形
態は任意である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるフルカラーレーザプ
リンタの外観を示す斜視図。

【図２】前記プリンタの内部構造図、カバーは閉じられ
ている。

【図３】前記プリンタの内部構造図、カバーは開放され
ている。

【図４】前記プリンタに内蔵されている光センサを示す
正面図。

【図５】前記プリンタの制御回路の要部を示すブロック
図。

【図６】前記プリンタにおける感光体ドラム検出モード
の制御手順を示すフローチャート図。

【符号の説明】

１…プリンタ本体 ５…カバー １０…感光体ユニット １１…感光体ドラム １００…ＣＰＵ １２０…光学センサ １２１…発光素子 １２２…乱反射光受光センサ １２３…正反射光受光センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体ドラムを含むユニットを画像形成
   装置本体に対して着脱可能に取り付け、該感光体ドラム
   上に形成したテストトナーパターンの濃度を光学センサ
   によって検出して画像安定化制御を行う画像形成装置に
   おいて、 前記光学センサは、光を放射する発光素子と、感光体ド
   ラム面からの乱反射光を受光する第１の受光素子と、感
   光体ドラム面からの正反射光を受光する第２の受光素子
   とで構成され、 前記第１及び第２の受光素子からの出力電圧に基づいて
   前記感光体ドラムの装填／未装填を検出すること、 を特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記光学センサによる感光体ドラムの検
   出は、画像形成装置本体への電源投入直後又は本体カバ
   ーの開閉直後に感光体ドラムを予備回転させたときに実
   行することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。