(57)【要約】【課題】画像形成装置のトナー残量検出システムにおいて、システムの不具合を検出するものがあったが、システムを構成する不具合の発光素子や受光素子を具体的に特定できず、構成も複雑であった。【解決手段】最終トナー収容部３１を備えた画像形成ユニット２１を備える画像形成装置１において、画像形成装置１本体は、残量検知用ＬＥＤ２０１、残量検知用光センサ２０２、不具合検知用光センサ２０３、及び分光プリズム２０４を備え、画像形成ユニット２１は、光路プリズム２１１を備え、分光プリズム２０４は、受けた光を、残量検知用光センサ２０２と、画像形成ユニット２１の光路プリズム２１１とに導き、光路プリズム２１１は、受けた光を、最終トナー収容部３１内において形成された所定の間隙を介して残量検知用光センサ２０２に導く第１の光路と、残量検知用光センサ２０２に直接導く第２の光路とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤収容部を備え、現像剤像を形成する画像形成ユニットを着脱自在に備える画像形成装置において、
前記画像形成装置本体は、発光素子と、第１の受光素子と、第２の受光素子と、第１のプリズムを備え、
前記画像形成ユニットは、第２のプリズムを備え、
前記第１のプリズムは、前記発光素子の光を、前記第２の受光素子と、前記画像形成装置本体に装着された前記画像形成ユニットの前記第２のプリズムとに導き、
前記第２のプリズムは、前記第１のプリズムによって導かれた光を、前記現像剤収容部内において形成された所定の間隙を介して前記第２の受光素子に導く第１の光路と、前記第１の受光素子に直接導く第２の光路とを備えた
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
制御部と、
前記制御部の指示に応じて、前記発光素子を発光させる発光素子回路と、
前記第１の受光素子の受光量に応じたレベルを有する第１の受光信号と、前記第２の受光素子の受光量に応じたレベルを有する第２の受光信号とを前記制御部に送信する受光素子回路とを備え、
前記制御部は、前記第１の受光信号及び前記第２の受光信号に基づいて、前記第１の受光素子、前記第２の受光素子、及び前記発光素子の不良を検出することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記受光素子回路は、前記制御部の指示で、第１変換率又は該第１変換率より高い第２変換率に基づくレベルを有する前記第１の受光信号を前記制御部に送信することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第２の受光信号のレベルと第１の閾値とを比較し、前記第１の受光信号のレベルと、第２の閾値及び第２の閾値より高い第３の閾値とを比較して前記不良を検出することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第２の受光信号のレベルが前記第１の閾値以上で、前記第１変換率の前記第１の受光信号のレベルが、前記第３の閾値以上又は前記第２の閾値未満で、前記第２変換率の前記第１の受光信号のレベルが前記第３の閾値未満のとき、前記第１の受光素子が不良であると判断することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第２の受光信号のレベルが前記第１の閾値未満で、前記第２変換率の前記第１の受光信号のレベルが前記第３の閾値以上のとき、前記第２の受光素子が不良であると判断することを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第２の受光信号のレベルが前記第１の閾値未満で、前記第２変換率の前記第１の受光信号のレベルが前記第３の閾値未満のとき、前記発光素子が不良であると判断することを特徴とする請求項４から６までの何れかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第２の受光信号のレベルが前記第１の閾値以上で、前記第１変換率の前記第１の受光信号のレベルが、前記第３の閾値未満且つ前記第２の閾値以上のとき、前記画像形成ユニットが未装着であると判断することを特徴とする請求項４から７までの何れかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記第２の受光信号のレベルが前記第１の閾値以上で、前記第１変換率の前記第１の受光信号のレベルが、前記第３の閾値以上或いは前記第２の閾値未満で、前記第１変換率の前記第１の受光信号のレベルが前記第３の閾値以上のとき、前記現像剤収容部内の現像剤の量が所定量以下であると判断することを特徴とする請求項４から８までの何れかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記第２のプリズムが受光窓から光を受けた時、前記第１の光路を経由する光と前記第２の光路を経由する光の総光量に対する前記第２の光路を経由する光の光量の比をトナーフル時の投光率としたとき、
該トナーフル時の投光率に応じて、前記発光素子回路による前記発光素子の発光量を調整することを特徴とする請求項２から９までの何れかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記発光素子と前記第１の受光素子とは、前記画像形成装置本体に装着された前記画像形成ユニットの長手方向における一方の側に配置され、前記第２の受光素子は、前記画像形成装置本体に装着された前記画像形成ユニットの長手方向における他方の側に配置されたことを特徴とする請求項１から１０までの何れかに記載の画像形成装置。
【請求項１２】
現像剤収容部を備え、現像剤像を形成する画像形成ユニットを着脱自在に備える画像形成装置において、
前記画像形成装置本体は、発光素子と受光素子とを備え、
前記画像形成ユニットは、プリズムを備え、
前記プリズムは、前記発光素子の光を、前記現像剤収容部内において形成された所定の間隙を介して前記受光素子に導く第１の光路と、前記受光素子に直接導く第２の光路とを備えた
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
制御部と、
前記制御部の指示に応じて、前記発光素子を発光させる発光素子回路と、
前記受光素子の受光量に応じたレベルを有する受光信号を前記制御部に送信する受光素子回路とを備え、
前記制御部は、前記プリズムが受光窓から光を受けた時、前記第１の光路を経由する光と前記第２の光路を経由する光の総光量に対する前記第２の光路を経由する光の光量の比をトナーフル時の投光率としたとき、
該トナーフル時の投光率に応じて、前記発光素子回路による前記発光素子の発光量を調整して定めることを特徴とする請求項１２記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記画像形成ユニットは、前記トナーフル時の投光率をデータとして備え、前記制御部は、前記データを取得して前記発光素子の発光量を調整して定めることを特徴とする請求項１３記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記制御部は、前記トナーフル時の投光率にほぼ比例する閾値と、前記総光量を受光したときの前記受光信号のレベルとを比較し、前記発光素子回路による前記発光素子の発光量を調整して定めることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記発光素子と前記受光素子とは、前記画像形成装置本体に装着された前記画像形成ユニットの長手方向と直交する方向における一方の側に配置されたことを特徴とする請求項１２から１５までの何れかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置におけるトナー残量検出システムに関し、特にトナー残量検出システムの不具合を検知するための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置は、現像剤量検出システムに使用するＬＥＤの近傍に、システム不具合を検出するための受光素子を実装し、現像剤量検出システムに使用する受光素子の近傍に、システム不具合を確認するためのＬＥＤを実装し、ＬＥＤ及び受光素子に不具合がないかを確認するものであった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、これ等のシステムを備えた画像形成装置において、システムを円滑に実行するために、システムの特性のばらつきを抑制するためのキャリブレーションが必要であることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１６１６７４号公報（第１２頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの現像剤量検出システムでは、より信頼性及び検出精度の高い装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による画像形成装置は、現像剤収容部を備え、現像剤像を形成する画像形成ユニットを着脱自在に備える画像形成装置であって、
前記画像形成装置本体は、発光素子と、第１の受光素子と、第２の受光素子と、第１のプリズムを備え、前記画像形成ユニットは、第２のプリズムを備え、
前記第１のプリズムは、前記発光素子の光を、前記第２の受光素子と、前記画像形成装置本体に装着された前記画像形成ユニットの前記第２のプリズムとに導き、
前記第２のプリズムは、前記第１のプリズムによって導かれた光を、前記現像剤収容部内において形成された所定の間隙を介して前記第２の受光素子に導く第１の光路と、前記第１の受光素子に直接導く第２の光路とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明による他の画像形成装置は、現像剤収容部を備え、現像剤像を形成する画像形成ユニットを着脱自在に備える画像形成装置であって、
前記画像形成装置本体は、発光素子と受光素子とを備え、
前記画像形成ユニットは、プリズムを備え、
前記プリズムは、前記発光素子の光を、前記現像剤収容部内において形成された所定の間隙を介して前記受光素子に導く第１の光路と、前記受光素子に直接導く第２の光路とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、現像剤量検出システムの信頼性を向上させ、且つ検出精度の高い画像形成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による実施の形態１の画像形成装置の要部構成を示す要部構成図である。
【図２】画像形成装置が採用するトナー残量検出システムの要部構成を示す要部構成図であり、（ａ）はトナーローの状態を示し、（ｂ）はトナーフルの状態を示し、（ｃ）は画像形成装置本体から画像形成ユニットが外されている状態を示す。
【図３】画像形成装置の制御系の要部構成を示すブロック図である。
【図４】制御部によって制御される不具合検出回路を、制御部と共に示す回路図である。
【図５】３つの異なる状況Ａ，Ｂ，Ｃにおいて制御部が入出力する信号の波形を示すタイムチャートである。
【図６】制御部が行う不具合検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】トナーローの検出を行う場合の追加の処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】実施の形態２において、画像形成ユニットの投光率の測定方法の説明に供する構成図である。
【図９】実施の形態２において、キャリブレーション機能を備えた画像形成装置のキャリブレーションシステムの要部構成を示す要部構成図である。
【図１０】実施の形態２において、制御部によって制御される、キャリブレーションシステムのキャリブレーション回路を制御部と共に示す回路図である。
【図１１】実施の形態２において、制御部が行うキャリブレーション処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】（ａ）、（ｂ）は、実施の形態２において、キャリブレーション調整時の基準電圧信号Ｖｆとキャリブレーション電圧信号Ｖｃの変化を示すタイムチャートである。
【図１３】実施の形態２において、測定器で測定した画像形成ユニットのトナーフル時の投光率と閾値の関係を示すグラフであり、横軸に投光率（％）を、縦軸に閾値（Ｖ）をとっている。
【図１４】実施の形態３の画像形成装置におけるキャリブレーション機能付き不具合検出回路を、制御部と共に示す回路図である。
【図１５】実施の形態４の画像形成装置が採用するトナー残量検出システムの要部構成を示す要部構成図であり、（ａ）はトナーロー状態を示し、（ｂ）はトナーフル状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明による実施の形態１の画像形成装置１の要部構成を示す要部構成図である。
【００１１】
図１に示すように、画像形成装置１は、電子写真方式のプリンタとしての構成を備え、搬送ローラ対１４，１５、フィードローラ対１６、排出ローラ対１７を有する概ね直線状の用紙搬送経路が形成されており、この用紙搬送経路の最上流側端部にはロール紙セット部１１にセットされたロール紙１８が配置され、下流側端部には、用紙を外部に排出する排出ローラ対１７が配置されている。ロール紙１８が送り込まれる用紙搬送経路の上流部には、ロール紙１８がセットされたことを検出する用紙セットセンサ３６を備える。  
【００１２】
用紙搬送経路には、送り込まれたロール紙１８を搬送する搬送ローラ対１４，１５、フィードローラ対１６、フィードローラ対１６で搬送されてきたロール紙１８を静電効果により転写ベルト４３に付着させて搬送する転写ベルトユニット４１、及びトナー画像をロール紙１８に定着させる定着部４６が配設されている。
【００１３】
更に、搬送ローラ対１４の後段には、搬送ローラ対１５とカッターギア３３ａとで構成され、ロール紙１８を切断するカッターユニット３３が配置され、フィードローラ対１６の後段には、カットされたロール紙１８の先端を検出し、後述する露光装置２７の露光トリガとなる検出信号を出力する書込みセンサ３８が配置され、定着部４６の後段には、カットされて印刷が実行されたロール紙１８の排出を検出する排出センサ３９が配置されている。
【００１４】
カッターユニット３３は、本実施の形態では用紙走行方向に回転する回転刃と、それに対向する固定刃を備えたロータリ方式カッターを使用している。尚、カッターユニット３３でカットされたロール紙１８を、以後、記録媒体としての記録用紙１８と称す場合がある。また、書込みセンサ３８は、光センサ３８ｂとレバー３８ａとを備え、記録用紙１８がレバーを回転移動させることにより、光センサ３８ｂに向かう光を、遮光又は透光する各状態に変化させるよう構成されたフォトインタラプタである。
【００１５】
転写ベルトユニット４１は、転写ローラ４２Ｃ、４２Ｍ、４２Ｙ（特に区別する必要がない場合は単に転写ローラ４２と称す場合がある）と、ドライブローラ４４及びテンションローラ４５によって、張架した状態で図１中の矢印Ｇ方向へ走行可能に配設された転写ベルト４３と、転写ベルト４３に残留したトナー画像を掻き取るベルトクリーナ３５を備えている。
【００１６】
転写ベルトユニット４１とによって、転写ベルト４３に付着して搬送される記録用紙１８を挟む位置に、記録用紙１８の搬送方向上流側より順に、シアン（Ｃ）のトナーを収容する画像形成ユニット２１Ｃ、マゼンタ（Ｍ）のトナーを収容する画像形成ユニット２１Ｍ、イエロー（Ｙ）のトナーを収容する画像形成ユニット２１Ｙ（特に区別する必要がない場合には画像形成ユニット２１と称す）が一列に配列されている。尚、これらの画像形成ユニット２１は、図示せぬトナーカートリッジ部よりそれぞれのトナーが供給され、トナーカートリッジ部は、トナーが消費されて無くなると着脱可能に新品に交換できる構造となっている。
【００１７】
本実施の形態においては、これらの画像形成ユニット２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙは、画像形成装置１本体に対して着脱自在に配置されており、またこれ等の構成は同一であるため、ここでは画像形成ユニット２１Ｃを例にとり、その内部構造を以下に説明する。尚、例えば画像形成装置１の画像形成ユニット２１のような、画像形成装置１の構成要素の個々に対して、その構成要素を除いた部分を画像形成装置１本体と称す場合がある。
【００１８】
画像形成ユニット２１Ｃには、感光体ドラム２５、感光体ドラム２５の表面を均一に帯電する帯電ローラ２６、感光体ドラム２５の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させ、トナー画像を形成する現像ローラ２８、現像ブレード２９、現像ローラ２８に圧接させた供給ローラ３０とが配置されている。
【００１９】
供給ローラ３０は、現像剤収容部としての最終トナー収容部３１Ｃに収容されたトナーを現像ローラ２８に供給するローラである。現像ローラ２８には、現像ブレード２９が圧接されている。現像ブレード２９は、現像ローラ２８上において、供給ローラ３０から供給されたトナーを薄層化するものである。感光体ドラム２５の表面に圧接するクリーニングブレード３２は、後述する転写後に感光体ドラム２５上に残ったトナー（残留トナー）を掻き落とす。
【００２０】
感光体ドラム２５の上方には、露光装置２７が、感光体ドラム２５と対向する位置に配設されている。露光装置２７は、対応する色の画像データに従って、感光体ドラム２５を露光し、その表面に静電潜像を形成する。
【００２１】
転写ベルトユニット４１の各転写ローラ４２は、転写ベルト４３を介してそれぞれ対応する、感光体ドラム２５に圧接して配置され、このニップ部において記録用紙１８をトナーと逆の極性に帯電させ、対応する感光体ドラム２５に形成されたトナー画像を記録用紙１８に転写する。
【００２２】
定着部４６は、用紙搬送経路に沿ってヒートローラ４６ａと加圧ローラ４６ｂとの間に搬送される、トナー画像が転写された記録用紙１８上のトナーを加熱及び溶解し、記録用紙上にトナー画像を定着させる。排出センサ３９は、定着部４６におけるジャムや記録用紙１８のヒートローラ等への巻き付きを監視し、排出ローラ対１７は、トナー画像が定着されて定着部４６から排出される印刷済みの記録用紙１８を装置外に排出する。
【００２３】
排出センサ３９は、書込みセンサ３８と同様に、光センサ３９ｂとレバー３９ａとを備え、記録用紙１８がレバー３９ａを回転移動させることにより、光センサ３９ｂに向かう光を、遮光又は透光する各状態に変化させるよう構成されたフォトインタラプタである。また画像形成装置１は、その外筐部に操作パネル１０９を備えている。
【００２４】
尚、図１中のＸ、Ｙ、Ｚの各軸は、ロール紙１８が各画像形成ユニット２１を通過する際の搬送方向にＸ軸をとり、各感光体ドラム２５の回転軸方向にＹ軸をとり、これら両軸と直交する方向にＺ軸をとっている。また、後述する他の図においてＸ、Ｙ、Ｚの各軸が示される場合、これらの軸方向は、共通する方向を示すものとする。即ち、各図のＸ、Ｙ、Ｚ軸は、各図の描写部分が、図１に示す画像形成装置１を構成する際の配置方向を示している。またここでは、Ｚ軸が略鉛直方向となるように配置されるものとする。
【００２５】
図２は、画像形成装置１が採用するトナー残量検出システムの要部構成を示す要部構成図である。同図を参照しながらトナー残量検出システムの構成について以下に説明する。
【００２６】
同図（ａ），（ｂ）は、画像形成装置１本体に画像形成ユニット２１が装着されている状態を示し、同図（ｃ）は、画像形成装置１本体から画像形成ユニット２１が外されている状態を示す。即ち、同図において、点線の内側は、画像形成ユニット２１が配置される領域を示し、点線の外側が、画像形成装置１本体内の領域を示している。
【００２７】
尚、図２に示すトナー残量検出システムは、３つの画像形成ユニット２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙにそれぞれ備えられるものであるが、構成が同一であるため、特に区別しないで説明する。従って、各画像形成ユニット２１に対応する、３つの残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃ，２０１Ｍ，２０１Ｙ、残量検知用光センサ２０２Ｃ，２０２Ｍ，２０２Ｙ、不具合検知用光センサ２０３Ｃ，２０３Ｍ，２０３Ｙも、ここでは特に区別しない場合の符号、２０１、２０２、２０３を付す。
【００２８】
同図（ａ）に示すように、画像形成装置１本体には、発光素子としての残量検知用ＬＥＤ２０１、第１のプリズムとしての分光プリズム２０４、第２の受光素子としての不具合検知用光センサ２０３、第１の受光素子としての残量検知用光センサ２０２が配置され、画像形成ユニット２１には、発光側レンズ部２１２、受光側レンズ部２１３、及び通しレンズ部２１４からなる第２のプリズムとしての光路プリズム２１１が配置されている。
【００２９】
発光側レンズ部２１２と受光側レンズ部２１３とは、その中央部で所定の間隔を介してクランク状に形成され、これにより発光側レンズ部２１２の一方の側面である発光側透過窓２１２ａと受光側レンズ部２１３の一側面である受光側透過窓２１３ａとが、所定の間隔で対向している。同図に示すように、光路プリズム２１１は、クランク状に形成されたその中央部が最終トナー収容部３１内に位置し、後述するように最終トナー収容部３１内のトナー残量を検出する。尚、図２において、画像形成ユニット２１は、光路プリズム２１１と最終トナー収容部３１のみが示され、他の構成部分は省略されている。
【００３０】
分光プリズム２０４は、発光側レンズ部２１２の他方の側面である受光窓２１２ｂに対向する位置に配置され、残量検知用ＬＥＤ２０１から出力された光を受けて、光路プリズム２１１に導くと共に、内部反射により、画像形成装置１本体に配置された不具合検知用光センサ２０３に導く。残量検知用光センサ２０２は、受光側レンズ部２１３の他方の側面である出光窓２１３ｂに対向する位置に配置され、出光窓２１３ｂから出る光を受光する。このように、不具合検知用光センサ２０３と残量検知用光センサ２０２とは、Ｙ軸方向において、画像形成ユニット２１の両側に配置されている。
【００３１】
以上の構成において、残量検知用ＬＥＤ２０１から出力された光の通過経路について説明する。
【００３２】
図２（ａ）は、画像形成ユニット２１の最終トナー収容部３１内のトナー２２０の残量が規定量より少ないと判定されるトナーロー状態を示している。
【００３３】
このとき、残量検知用ＬＥＤ２０１から放出された光の一部は、光軸路Ｒ１０１を通過して分光プリズム２０４に入り、光軸路Ｒ１０２を通過して分光プリズム２０４の反射面で反射して光軸路Ｒ１０３を通過し、分光プリズム２０４の反射面で再度反射して光軸路Ｒ１０４を通過し、不具合検知用光センサ２０３に入る。
【００３４】
また、残量検知用ＬＥＤ２０１から放出された光の一部は、光軸路Ｒ１１１に沿って分光プリズム２０４に入り、分光プリズム２０４を突き抜けて画像形成ユニット２１に配列された光路プリズム２１１の発光側レンズ部２１２の反射面で反射して光軸路Ｒ１１２を通過し、発光側レンズ部２１２の反射面で再度反射して光軸路Ｒ１１３に沿って受光側レンズ部２１３に入る。受光側レンズ部２１３に入った光は、受光側レンズ部２１３の反射面で反射して光軸路Ｒ１１４を通過し、受光側レンズ部２１３の反射面で再度反射して光軸路Ｒ１１５に沿って残量検知用光センサ２０２に入る。
【００３５】
尚、ここでは、最終トナー収容部３１内のトナー２２０の残量が、僅かと判定する閾値より少ないトナーロー状態にあって、トナーが、最終トナー収容部３１内に形成される光軸路Ｒ１１３を妨げないため、ここを通過する光が、残量検知用光センサ２０２に入ることができる。
【００３６】
また、残量検知用ＬＥＤ２０１から放出された光の一部は、光軸路Ｒ１２１を通過して分光プリズム２０４に入り、光軸路Ｒ１２２に沿って、分光プリズム２０４及び光路プリズム２１１の通しレンズ部２１４を突き抜けて、光軸路Ｒ１２３を通過して残量検知用光センサ２０２に入る。
【００３７】
尚、光軸路Ｒ１１１，Ｒ１１２，Ｒ１１３、Ｒ１１４，Ｒ１１５が第１の光路に相当し、光軸路Ｒ１２１，Ｒ１２２，Ｒ１２３が第２の光路に相当する。
【００３８】
図２（ｂ）は、画像形成ユニット２１の最終トナー収容部３１内のトナー２２０の残量が僅かと判定する閾値を超えているトナーフル状態を示している。
【００３９】
ここでは、最終トナー収容部３１内のトナー２２０がトナーフル状態にあって、最終トナー収容部３１内に形成される、発光側透過窓２１２ａと受光側透過窓２１３ａとの隙間をトナー２２０が塞ぐために光軸路Ｒ１１３が遮断され、光軸路Ｒ１１３に至った光がここを通過できない。このため、光軸路Ｒ１１４，Ｒ１１５が形成されず、ここを通過して光が残量検知用光センサ２０２に入ることはない。一方、図２（ａ）に示すトナーロー状態の場合と同様に、光軸路Ｒ１０１を通過する光は不具合検知用光センサ２０３に入り、光軸路Ｒ１２１を通過する光は、残量検知用光センサ２０２に入る。
【００４０】
図２（ｃ）は、画像形成ユニット２１が画像形成装置１本体に装着されていない状態を示している。
【００４１】
このとき、光軸路Ｒ１１２、Ｒ１１３、Ｒ１１４、Ｒ１１５、及びＲ１１２を形成する光路プリズム２１１がないため、これらの光軸路は形成されず、光軸路Ｒ１１１に沿って分光プリズム２０４を突き抜けた光が直接、残量検知用光センサ２０２に入る。一方、図２（ａ）に示すトナーロー状態の場合と同様に、光軸路Ｒ１０１を通過する光は不具合検知用光センサ２０３に入る。尚、このとき残量検知用光センサ２０２に入る光は、後述するように、図２（ａ）に示すトナーローの時より少なく、図２（ｂ）に示すトナーフルの時より多い。
【００４２】
図３は、画像形成装置１の制御系の要部構成を示すブロック図である。
【００４３】
制御部１００は、印刷動作にかかわるすべての動作を制御する。用紙セットセンサ３６は、ロール紙１８が所定の状態にセットされているか否かの用紙セット情報を制御部１００に送信し、書込みセンサ３８は、用紙搬送経路を搬送される記録用紙１８の先端部が所定の検出位置に至ったか否かを検出して搬送される記録用紙１８の位置情報を制御部１００に送信し、排出センサ３９は、転写、定着等の印刷処理された記録用紙１８が排出位置に至ったことを検出し、その排出検出情報を制御部１００に送信する。
【００４４】
搬送モータ１０１は、制御部１００によって回転制御されるステッピングモータで、制御部１００から与えられるパルスの周波数によって回転速度が制御される。搬送クラッチ１０５は、搬送モータ１０１と搬送ローラ対１４，１５とにそれぞれギア列で接続されており、制御部１００によってオン・オフ制御され、オン状態のときに搬送モータ１０１の回転を搬送ローラ対１４，１５に伝達する。
【００４５】
カッタークラッチ１０６は、搬送モータ１０１とカッターギア３３ａ（図１）とにそれぞれギア列で接続されており、制御部１００によってオン・オフ制御され、オン状態のときに搬送モータ１０１の回転をカッターギア３３ａに伝達する。フィードローラ対１６（図１）は、搬送モータ１０１とギア列で接続されており、搬送モータ１０１の回転に伴って所定の回転速度で回転する。
【００４６】
ベルトモータ１０２は、制御部１００によって回転制御されるブラシレスＤＣモータで、転写ベルト４３を矢印Ｇ方向に移送するために、ギア列で接続されたドライブローラ４４を回転駆動する。ＩＤモータ１０３は、３つの画像形成ユニット２１にそれぞれ対応して個別に備えられ、それぞれが、各画像形成ユニット２１の感光体ドラム２５とギア列で接続されており、制御部１００によって回転制御されて、各画像形成ユニット２１を矢印方向に回転駆動するブラシレスＤＣモータである。
【００４７】
定着モータ１０４は、制御部１００によって回転制御されるブラシレスＤＣモータで、定着部４６のヒートローラ４６ａとギア列で接続されており、ヒートローラ４６ａを矢印方向に回転駆動する。排出クラッチ１０７は、搬送モータ１０１と排出ローラ対１７とにそれぞれギア列で接続されており、制御部１００によってオン・オフ制御され、オン状態のときに搬送モータ１０１の回転を排出ローラ対１７に伝達する。
【００４８】
露光装置２７Ｃ，２７Ｍ，２７Ｙは、制御部１００によって発光制御され、対応する感光体ドラム２５の表面に静電潜像を形成し、高圧回路１０８は、制御部１００によって高電圧印加が制御され、必要に応じて、供給ローラ３０、現像ローラ２８、帯電ローラ２６、現像ブレード２９、及び転写ローラ４２等に高電圧を印加する。
【００４９】
定着ヒータ１１０は、制御部１００によって発熱が制御され、必要に応じて定着部４６のヒートローラ４６ａを所定の温度に加熱する。操作パネル１０９（図１参照）は、操作者によって入力された入力情報を制御部１００に送信すると共に、後述するように、画像形成装置１の状態を表示する表示部を有する。
【００５０】
更に制御部１００は、後述する不具合検出回路１１１を駆動制御するために、出力端子１５１からＬＥＤオン信号を、出力端子１５２からＦＥＴオン信号をそれぞれ不具合検出回路１１１に出力し、入力端子１５３に不具合検出回路１１１からチェック情報（チェック電圧信号Ｖｃｈ）を、また入力端子１５４にトナー情報（トナー残量の電圧信号Ｖｔｏ）をそれぞれ受信し、これらの入力情報に基づいて、後述する不具合検出処理を実行する。
【００５１】
図４は、制御部１００によって制御される、トナー残量検出システムの不具合検出回路１１１を、制御部１００と共に示す回路図である。尚、制御部１００は、不具合検出回路１１１と直接関係する部分のみを示している。
【００５２】
同図に示すように、不具合検出回路１１１は、発光素子回路としてのＬＥＤ駆動回路３０１、３つの残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃ，２０１Ｍ，２０１Ｙ、及び３つの受光素子回路としてのセンサ回路３０２Ｃ，３０２Ｍ，３０２Ｙによって構成されている。
【００５３】
先ずＬＥＤ駆動回路３０１について説明する。トランジスタＴＲ１の、ベースは制御部１００の出力端子１５１に接続され、コレクタは抵抗Ｒ１１、Ｒ１０を介して電源（３．３Ｖ）に接続され、エミッタは電源（０Ｖ）に接続されている。ＦＥＴ１の、ゲートは抵抗Ｒ１１とＲ１０の接続部に接続され、ソースは電源（３．３Ｖ）に接続され、ドレインは抵抗Ｒ１とＲ２を介して電源（０Ｖ）に接続されている。オペアンプＯＰ１の、非反転入力端子は抵抗Ｒ１とＲ２の接続部に接続され、反転入力端子は抵抗を介して電源（３．３Ｖ）に接続されると共に抵抗Ｒ３を介して電源（０Ｖ）に接続され、出力端子はトランジスタＴＲ２のベースに接続されている。トランジスタＴＲ２の、コレクタは抵抗を介して電源（２４Ｖ）に接続され、エミッタは抵抗Ｒ１２を介してベースに接続されている。
【００５４】
トランジスタＴＲ２のエミッタは残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃのアノードに接続され、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃのカソードは、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｍのアノードに接続され、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｍのカソードは、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｙのアノードに接続され、残量検知用ＬＥＤ２０１ＹのカソードはオペアンプＯＰ１の反転入力端子に接続されている。
【００５５】
ＬＥＤ駆動回路３０１は、以上の構成において、トランジスタＴＲ１が、制御部１００のＬＥＤｏｎ信号によってオン・オフ制御され、ＬＥＤｏｎ信号が「Ｈｉｇｈ」（以後「Ｈ」と記す）出力の時にオンとなり「Ｌｏｗ」（以後「Ｌ」と記す）出力の時にオフとなる。トランジスタＴＲ１がオンのときにはＦＥＴ１がオンとなり、オペアンプＯＰ１の非反転端子には、抵抗Ｒ１とＲ２で分圧された電圧Ｖｏｎ
Ｖｏｎ＝（３．３Ｖ）×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）
が印加され、トランジスタＴＲ１がオフのときにはＦＥＴ１がオフとなり、オペアンプＯＰ１の非反転端子には、０Ｖの電圧Ｖｏｆｆが印加される。
【００５６】
オペアンプＯＰ１は、トランジスタＴＲ２、直列に接続された３つの残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃ，２０１Ｍ，２０１Ｙ（図２参照）、抵抗Ｒ３等と負帰還の定電流回路を構成し、２つの入力端子が同電位となるように動作する。従って、ＬＥＤｏｎ信号が「Ｈ」の時に各残量検知用ＬＥＤ２０１に流れる電流をＩｆとすると、
Ｉｆ×Ｒ３＝Ｖｏｎ
となり、
Ｉｆ＝（３．３Ｖ）／Ｒ３×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）
となる。一方、ＬＥＤｏｎ信号が「Ｌ」の時には、電流は流れない。
【００５７】
従って、制御部１００がＬＥＤｏｎ信号として「Ｈ」を出力するとき、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃ，２０１Ｍ，２０１Ｙには電流Ｉｆが流れ、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃ，２０１Ｍ，２０１Ｙは、それぞれ所定の発光量で発光する。このとき図２に示すように残量検知用光センサ２０２と不具合検知用光センサ２０３は、状況に応じてこの光を受光することになる。
【００５８】
図４に示すように、残量検知用光センサ２０２Ｃと不具合検知用光センサ２０３Ｃは、センサ回路３０２Ｃを構成し、センサ回路３０２Ｃは、それぞれが受光した光量に応じて第２の受光信号としてのチェック電圧信号Ｖｃｈ（Ｃ）と第１の受光信号としてのトナー残量の電圧信号Ｖｔｏ（Ｃ）を制御部１００に送信する。
【００５９】
尚、センサ回路３０２Ｃ，３０２Ｍ，３０２Ｙは、３つの画像形成ユニット２１にそれぞれ対応して備えられるが、これらの回路は同一であるため、図４に示すように、センサ回路３０２Ｃを参照しながら更に説明する。
【００６０】
ここでは、残量検知用光センサ２０２Ｃ及び不具合検知用光センサ２０３Ｃは、フォトトランジスタで構成され、不具合検知用光センサ２０３Ｃ（図２参照）のコレクタは電源（３．３Ｖ）に接続され、エミッタは抵抗Ｒ１３を介して電源（０Ｖ）に接続されると共に、制御部１００の入力端子１５３に接続されている。残量検知用光センサ２０２Ｃ（図２参照）のコレクタは電源（３．３Ｖ）に接続され、エミッタは抵抗Ｒ６を介して電源（０Ｖ）に接続されると共に、オペアンプＯＰ２の非反転入力端子に接続されている。
【００６１】
オペアンプＯＰ２の反転端子は抵抗Ｒ５を介してその出力端子に接続されると共に抵抗Ｒ４を介してＦＥＴ２のドレインに接続され、オペアンプＯＰ２の出力端子は制御部１００の入力端子１５４に接続されている。ＦＥＴ２の、ゲートは制御部１００の出力端子１５２に接続され、ソースは電源（０Ｖ）に接続されている。
【００６２】
以上の構成において、不具合検知用光センサ２０３Ｃは、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃの光の受光量に応じて抵抗Ｒ１３に電流を流す。センサ回路３０２Ｃは、この時の抵抗Ｒ１３の端子電圧をチェック電圧信号Ｖｃｈ（Ｈ）として制御部１００の入力端子１５３に送信する。ここでは、受光時には３．３Ｖを送信し、受光しないときは０Ｖを送信する。
【００６３】
残量検知用光センサ２０２Ｃは、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃの光の受光量に応じて抵抗Ｒ６に受光時電流Ｉｒを流す。従って、オペアンプＯＰ２の非反転入力端子には、その端子電圧（Ｉｒ×Ｒ６）が印加される。
【００６４】
オペアンプＯＰ２は、ＦＥＴ２がオフの時、第１変換率に相当するゲイン１のボルテージフォロアとして動作し、またＦＥＴ２がオンの時、第２変換率に相当するゲインが（Ｒ４＋Ｒ５）／Ｒ４の非反転増幅器として動作する。ＦＥＴ２は、制御部１００のＦＥＴｏｎ信号によってオン・オフ制御され、ＦＥＴｏｎ信号が「Ｈ」の時にオンとなり「Ｌ」の時にオフとなる。
【００６５】
従って、センサ回路３０２Ｃは、
制御部１００のＦＥＴｏｎ信号が「Ｌ」のとき、トナー残量の電圧信号Ｖｔｏ（Ｃ）として、
Ｖｔｏ１（Ｃ）＝Ｉｒ×Ｒ６                                  （１）
を制御部１００の入力端子１５４に送信し、
制御部１００のＦＥＴｏｎ信号が「Ｈ」のとき、トナー残量の電圧信号Ｖｔｏ（Ｃ）として、
Ｖｔｏ２（Ｃ）＝（Ｉｒ×Ｒ６）×（Ｒ４＋Ｒ５）／Ｒ４        （２）
を制御部１００の入力端子１５４に送信する。
但し、Ｖｔｏ（Ｃ）≦３．３Ｖであり、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃが発光しないとき、Ｖｔｏ（Ｃ）は０Ｖである。
【００６６】
他のセンサ回路３０２Ｍ，３０２Ｙも同様にして、チェック電圧信号Ｖｃｈ（Ｍ），Ｖｃｈ（Ｙ）を制御部１００の入力端子１５３に送信し、トナー残量の電圧信号Ｖｔｏ（Ｍ），Ｖｔｏ（Ｙ）を制御部１００の入力端子１５４に送信する。尚、これらの電圧信号において、特に区別する必要がない場合には、Ｖｃｈ、Ｖｔｏと記す場合がある。
【００６７】
以上の構成において、図４に示す不具合検出回路１１１の動作について、図５のタイムチャートを参照しながら更に説明する。
【００６８】
図５のタイムチャートは、３つの異なる状況Ａ，Ｂ，Ｃにおいて制御部１００が入出力する信号の波形を示す。
状況Ａは、画像形成ユニット２１Ｃが装着されていて、トナーフルの状況であり、前記した図２（ｂ）の設定に該当し、
状況Ｂは、画像形成ユニット２１Ｃが装着されていて、トナーフルからトナーローに移行する時の状況であり、図２（ｂ）から図２（ａ）に移行する設定に該当し、
状況Ｃは、画像形成ユニット２１Ｃが装着されていない状況であり、図２（ｃ）の設定に該当する。
【００６９】
図２（ｂ）に該当する状況Ａにおける時刻ｔ１１では、ＬＥＤｏｎ信号が「Ｌ」であるため、残量検知用ＬＥＤ２０１が発光しておらず、このため、制御部１００が入力するチェック電圧信号Ｖｃｈ、トナー残量の電圧信号Ｖｔｏが共に０Ｖとなっている。
【００７０】
状況Ａにおいて、時刻ｔ１２でＬＥＤｏｎ信号が「Ｈ」となると、残量検知用ＬＥＤ２０１が発光するため、不具合検知用光センサ２０３が光軸路Ｒ１０４（図２（ｂ））を経由した光を受光し、残量検知用光センサ２０２Ｃは、光軸路Ｒ１２３（図２（ｂ））を経由した光を受光する。このため、制御部１００が入力するチェック電圧信号Ｖｃｈは３．３Ｖとなり、トナー残量の電圧信号Ｖｔｏの電圧値Ｖ（１）は、この時の受光時電流Ｉｒの電流値をＩ（１）とすると、上記した（１）式により、
電圧値Ｖ（１）＝Ｉ（１）×Ｒ６
となる。尚、この時、電圧値Ｖ（１）が
０＜Ｖ（１）＜閾値２
となるように、抵抗Ｒ６の値が設定される。
尚、チェック電圧信号Ｖｃｈのレベルを判定する閾値１は、ここでは３．３Ｖの半分程度に設定されている。
【００７１】
状況Ａにおいて、時刻ｔ１３でＦＥＴｏｎ信号が「Ｈ」になると、トナー残量の電圧信号Ｖｔｏの電圧値Ｖ（２）は、上記した（２）式により、
電圧値Ｖ（２）＝Ｖ（１）×（Ｒ４＋Ｒ５）／Ｒ４となる。
尚、この時、電圧値Ｖ（２）が
閾値３＜Ｖ（２）≦３．３Ｖ    （但し、閾値３＞閾値２）
となるように、抵抗Ｒ４，Ｒ５の値が設定されている。
【００７２】
次に、図２（ｂ）から図２（ａ）に移行する設定に該当する状況Ｂでは、時刻ｔ２１の段階では、図２（ｂ）のトナーフルの状態であるため、不具合検知用光センサ２０３Ｃが光軸路Ｒ１０４（図２（ｂ））を経由した光を受光し、残量検知用光センサ２０２Ｃは、光軸路Ｒ１２３（図２（ｂ））を経由した光を受光する。このため、制御部１００が入力するチェック電圧信号Ｖｃｈは３．３Ｖであり、トナー残量の電圧信号Ｖｔｏの電圧値Ｖ（３）は、前記した電圧値Ｖ（１）と同値となる。
【００７３】
状況Ｂにおいて、トナーフルからトナーローとなる時刻ｔ２２において、図２（ａ）に示すように、残量検知用光センサ２０２Ｃは、光軸路Ｒ１２３（図２（ｂ））を経由した光に加え、光軸路Ｒ１１５を経由した光を受光する。このため、残量検知用光センサ２０２Ｃがオン状態となって、ゲイン１のボルテージフォロアとして動作するオペアンプＯＰ２の非反転入力端子に３．３Ｖが印加されるため、この時のトナー残量の電圧信号Ｖｔｏの電圧値Ｖ（４）も３．３Ｖとなる。
【００７４】
次に、図２（ｃ）の設定に該当する状況Ｃでは、不具合検知用光センサ２０３Ｃが光軸路Ｒ１０４（図２（ｃ））を経由した光を受光し、残量検知用光センサ２０２Ｃは、光路プリズム２１１を介さない、光軸路Ｒ１１１を経由した光を受光する。このため、制御部１００が入力するチェック電圧信号Ｖｃｈは３．３Ｖとなっている。
【００７５】
一方、この時残量検知用光センサ２０２Ｃが受光する光量は、図２（ｂ）に示すように光軸路Ｒ１２３のみを経由する光を受光する場合より多く、図２（ａ）に示すように、光軸路Ｒ１２３とＲ１１５を経由する光を同時に受光する場合より少ない。
【００７６】
従って、この時のトナー残量の電圧信号Ｖｔｏの電圧値Ｖ（５）は、この時の受光電流値をＩ（２）（＞Ｉ（１））とすると、
電圧値Ｖ（５）＝Ｉ（２）×Ｒ６
となる。尚、この時、電圧値Ｖ（５）が
閾値２≦Ｖ（５）≦閾値３
となるように、抵抗Ｒ６の値が設定されている。従って、抵抗Ｒ６は、
０＜Ｖ（１）＜閾値２≦Ｖ（５）≦閾値３
を満たすように設定されるものである。
【００７７】
従って、残量検知用ＬＥＤ２０１、残量検知用光センサ２０２、及び不具合検知用光センサ２０３を含む不具合検出回路１１１が正常に動作しているとき、状況Ｂの時刻ｔ２２において生じるように、トナー残量の電圧信号Ｖｔｏが閾値３を超えるのを監視することによって、トナーローを検出することができる。
【００７８】
以上に説明した不具合検出回路１１１の動作を踏まえて、制御部１００が行う不具合検出処理について、図５のタイムチャート、及び図６のフローチャートを参照しながら説明する。図６のフローチャートは、制御部１００が行う不具合検出処理の流れを示す。尚、この不具合検出処理は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各画像形成ユニット２１Ｃ，２１Ｍ．２１Ｙにおいて個別に行うものであるが、処理の内容は同じで共通するため、特に色を限定しないで説明する。
【００７９】
処理が開始すると、ＬＥＤｏｎ信号が「Ｈ」となるが（ステップＳ１０１）、その前の開始時は、ＬＥＤｏｎ信号及びＦＥＴｏｎ信号が共に「Ｌ」となっており、このため、タイムチャート（図５）の状況Ａでの時刻ｔ１１と同様に、チェック電圧信号Ｖｃｈ、トナー残量の電圧信号Ｖｔｏが共に０Ｖとなっている。この状態でＬＥＤｏｎ信号を「Ｈ」とし、チェック電圧信号Ｖｃｈの電圧値が閾値１以上か否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【００８０】
ここで、チェック電圧信号Ｖｃｈが閾値１以上の場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、例えばタイムチャート（図５）の時刻ｔ１２、ｔ１３、ｔ２１、ｔ２２がすべて該当するように、少なくとも残量検知用ＬＥＤ２０１と不具合検知用光センサ２０３が正常であることを確認し、次にトナー残量の電圧信号Ｖｔｏが、閾値２以上で閾値３未満か否かを判定する（ステップＳ１０３）。
【００８１】
ここでトナー残量の電圧信号Ｖｔｏが閾値２以上で閾値３未満の場合（ステップＳ１０３、Ｙｅｓ）、例えばタイムチャート（図５）の状況Ｃが相当するように、画像形成ユニット２１Ｃが装着されていないと判断し（ステップＳ１０４）、該当する画像形成ユニット２１が未装着であることを操作パネル１０９の表示部に表示し（ステップＳ１０５）、ＬＥＤｏｎ信号を「Ｌ」として３つの残量検知用ＬＥＤ２０１を消灯させ（ステップＳ１０６）、不具合検出フローを終了する。
【００８２】
画像形成ユニット２１Ｃが装着されている場合、トナー残量の電圧信号Ｖｔｏは、閾値２未満か、閾値３以上となる（ステップＳ１０３、Ｎｏ）。尚、トナー残量の電圧信号Ｖｔｏが閾値２未満となるのは、例えばタイムチャート（図５）の状況Ｂの時刻ｔ２１が該当するトナーフルの場合か、残量検知用光センサ２０２が不良の場合などであり、閾値３以上となるのは、例えばタイムチャート（図５）の状況Ｂの時刻ｔ２２以降が該当するトナーローの場合である。このためＦＥＴｏｎ信号を「Ｈ」とし（ステップＳ１０７）、トナー残量の電圧信号Ｖｔｏが閾値３以上か否かを判定する（ステップＳ１０８）。
【００８３】
ここでトナー残量の電圧信号Ｖｔｏが閾値３以上の場合（ステップＳ１０８、Ｙｅｓ）、例えば、タイムチャート（図５）の時刻ｔ１３の変化後や、トナーローの場合が相当するように、トナー残量検出システムが正常に動作していると判断し（ステップＳ１０９）、ＬＥＤｏｎ信号を「Ｌ」として３つの残量検知用ＬＥＤ２０１を消灯させ、ＦＥＴｏｎ信号を「Ｌ」に戻し（ステップＳ１１６）、不具合検出フローを終了する。
【００８４】
尚、タイムチャート（図５）の状況Ｂの時刻ｔ２２以降に相当するトナーローの場合、すでにトナー残量の電圧信号Ｖｔｏ（Ｃ）が３．３Ｖになっている状態でＦＥＴ２（図４）がオンとなるが、ここではオペアンプＯＰ２の出力であるトナー残量の電圧信号Ｖｔｏ（Ｃ）の上限は、３．３Ｖに制限されている。
【００８５】
ステップＳ１０８でトナー残量の電圧信号Ｖｔｏが閾値３未満の場合（ステップＳ１０８、Ｎｏ）、残量検知用光センサ２０２が不良であると判断し（ステップＳ１１０）、残量検知用光センサ２０２が不良であることを操作パネル１０９の表示部に表示し（ステップＳ１１１）、ＦＥＴｏｎ信号及びＬＥＤｏｎ信号を共に「Ｌ」とする前記したステップＳ１１６を経由して不具合検出フローを終了する。
【００８６】
前記したステップＳ１０２で、チェック電圧信号Ｖｃｈが閾値１未満の場合（ステップＳ１０２、Ｎｏ）、ＦＥＴｏｎ信号を「Ｈ」として（ステップＳ１１２）、トナー残量の電圧信号Ｖｔｏが閾値３以上か否かを判定する（ステップＳ１０８）。
【００８７】
ここでトナー残量の電圧信号Ｖｔｏが閾値３以上の場合（ステップＳ１０８、Ｙｅｓ）、例えば、タイムチャート（図５）の状況Ｂや状況Ｃにおいて、ＦＥＴｏｎ信号が「Ｈ」となっている場合に相当し、少なくとも残量検知用ＬＥＤが正常に発光していることが確認できるため、チェック電圧信号Ｖｃｈが閾値１未満となっている原因が、不具合検知用光センサ２０３が不良のためであると判断し（ステップＳ１１４）、不具合検知用光センサ２０３が不良であることを操作パネル１０９の表示部に表示し（ステップＳ１１１）、ＦＥＴｏｎ信号及びＬＥＤｏｎ信号を共に「Ｌ」とする前記したステップＳ１１６を経由して不具合検出フローを終了する。
【００８８】
一方、ステップＳ１１３で、トナー残量の電圧信号Ｖｔｏが閾値３未満の場合（ステップＳ１０８、Ｎｏ）、残量検知用ＬＥＤ２０１が不良であると判断（ステップＳ１１５）し、残量検知用ＬＥＤ２０１が不良であることを操作パネル１０９の表示部に表示し（ステップＳ１１１）、ＦＥＴｏｎ信号及びＬＥＤｏｎ信号を共に「Ｌ」とする前記したステップＳ１１６を経由して不具合検出フローを終了する。
【００８９】
上記したトナー残量検出システムの不具合検出処理は、例えば画像形成装置の電源投入時や印刷開始時、或は電源投入後の定期的なタイミングで実行することが好ましい。また、タイムチャート（図５）の状況Ｂにおける時刻ｔ２２以後に相当するトナーローの検出は、ここでは、上記したトナー残量検出システムの不具合検出処理とは別の所定のタイミングで行う。この場合、ＦＥＴｏｎ信号を「Ｌ」とした状態で、トナー残量の電圧信号Ｖｔｏが閾値３以上の場合が相当するため、上記条件のもとでトナー残量の電圧信号Ｖｔｏが閾値３以上となるタイミングを監視することで実行できる。
【００９０】
尚、トナーローの検出を、上記したトナー残量検出システムの不具合検出処理の過程で行う場合は、例えば、図７に示すように、ステップＳ１０３（Ｎｏ）とステップＳ１０７の間に、ステップ１０３−１からステップＳ１０３−３を追加し、トナー残量の電圧信号Ｖｔｏが、閾値３以上か否かを判定する（ステップＳ１０３−１）。
【００９１】
ここでトナー残量の電圧信号Ｖｔｏが閾値３以上の場合（ステップＳ１０３−１、Ｙｅｓ）、例えば、タイムチャート（図５）の状況Ｂの時刻ｔ２２以後が相当するように、トナーローと判断し（ステップＳ１０３−２）、トナーローの状態であることを操作パネル１０９の表示部に表示し（ステップＳ１０３−３）、ＬＥＤｏｎ信号を「Ｌ」として３つの残量検知用ＬＥＤ２０１を消灯させ（ステップＳ１０６）、不具合検出フローを終了する。以上の処理を加えることにより、トナーローの検出を、上記したトナー残量検出システムの不具合検出処理の過程で行うことができる。
【００９２】
従来の方法では、現像剤量検出システムに使用する各ＬＥＤ及び受光素子、又はシステム不具合を検知・確認するための各ＬＥＤ及び受光素子に不具合が生じた場合、どの部品に不具合が生じているかが判別不可能であった。しかしながら本実施の形態の画像形成装置１によれば、以上のように、トナー残量や画像形成ユニット２１の装着の有無を検出できるだけでなく、トナー残量検出システムに使用する残量検知用ＬＥＤ２０１、残量検知用光センサ２０２及び不具合検知用光センサ２０３に不具合が生じた場合に、どの部品に不具合が生じているかを特定することが可能となる。また発光素子と受光素子を１つずつ備えた通常のトナー残量検出システムに受光素子を１つ追加するだけなので、構成が簡素で、コストアップを抑制することができる。
【００９３】
実施の形態２．
図８は、画像形成ユニット２１の投光率の測定方法の説明に供する構成図である。
【００９４】
同図は、画像形成ユニット２１が、その投光率を測定するための測定装置６００に装着された状態を示している。同図に示すように、測定装置６００には、投光率測定のための、投光用ＬＥＤ６０１、投光用分光プリズム６０４、投光量検知用光センサ６０２が配置され、画像形成ユニット２１には、前記したように、発光側レンズ部２１２、受光側レンズ部２１３、及び通しレンズ部２１４からなる光路プリズム２１１が配置されている。これらの構成は前記した通りなので、ここでの説明は省略する。
【００９５】
同図（ａ），（ｂ）は、測定装置６００に画像形成ユニット２１が装着されている状態を示す。即ち、同図において、点線の内側は、画像形成ユニット２１が配置される領域を示し、点線の外側が、測定装置６００の領域を示している。
【００９６】
画像形成ユニット２１の投光率を得るために、先ず図８（ａ）に示すように画像形成ユニット２１の最終トナー収容部３１内のトナーを空（或はトナーロー）状態とし、この状態で投光用ＬＥＤ６０１を発光させたとき、投光量検知用光センサ６０２が受光した受光量の値を投光率１００％として記憶する。
【００９７】
尚、このとき投光量検知用光センサ６０２は、光軸路Ｒ１１１、Ｒ１１２，Ｒ１１３，Ｒ１１４，及びＲ１１５を通過した光と、光軸路Ｒ１２１，Ｒ１２２，及びＲ１２３を通過した光を受光し、その受光量はトナーロー時の受光量に相当する。
【００９８】
次に、図８（ｂ）に示すように、画像形成ユニット２１の最終トナー収容部３１内のトナーをトナーフル状態（或はトナーフルと同等の環境）とし、この状態で投光用ＬＥＤ６０１を発光させたとき、投光量検知用光センサ６０２が受光した受光量の値を記憶する。ここでは、トナーフルと同等の状態とすればよいため、例えば光軸路Ｒ１１３に遮蔽物を配置して光路を塞いだ状態としてもよい。
【００９９】
尚、このとき投光量検知用光センサ６０２は、光軸路Ｒ１２１，Ｒ１２２，及びＲ１２３を通過した光のみを受光し、その光量はトナーフル時の受光量に相当する。
【０１００】
そして下式に基づいて、測定した画像形成ユニット２１のトナーフル時の投光率を算出する。
トナーフル時の投光率＝
（トナーフル時の受光量の値）／（投光率１００％の受光量の値）    （３）
【０１０１】
以上のように、ここで行う画像形成ユニット２１の投光率測定は、例えば画像形成ユニット２１の製造工程において、トナーロー状態及びトナーフル状態を再現して行うものである。このトナーフル時の投光率は、画像形成ユニット２１の製造時のばらつきによって一定とはならず、所定の範囲内で、製造される画像形成ユニット２１毎に異なる値を示す。
【０１０２】
ここで算出されたトナーフル時の投光率は、その画像形成ユニット２１に固有の数値として、その画像形成ユニット２１に実装するタグに書き込まれ、この画像形成ユニット２１が画像形成装置本体に装着される際に画像形成装置本体によって読み込まれる。
【０１０３】
次に、このタグを備えた画像形成ユニット２１が本実施の形態２の画像形成装置４０１本体に装着された際のキャリブレーション処理について説明する。
【０１０４】
このキャリブレーション処理は、本来実施の形態１の画像形成装置１のような不具合検出処理を実行できる画像形成装置が、付加機能として実行する処理であるが、ここでは簡単のため、先ずキャリブレーション処理を実行するための必要最小限の構成を示して説明し、後の実施の形態３で、不具合検出処理を実行できる画像形成装置がキャリブレーション処理を実行するための構成について説明する。
【０１０５】
図９は、キャリブレーション機能を備えた画像形成装置４０１のキャリブレーションシステムの要部構成を示す要部構成図である。同図を参照しながらキャリブレーションシステムの構成について以下に説明する。
【０１０６】
尚、この画像形成装置４０１が、前記した図１に示す実施の形態１の画像形成装置１と主に異なる点は、不具合検出処理ではなくキャリブレーション処理を行う点である。従って、このキャリブレーション処理を行う画像形成装置が、前記した実施の形態１の不具合検出処理を行う画像形成装置１（図１）と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。尚、本実施の形態の画像形成装置４０１の要部構成は、これらの処理システム以外において図１に示す実施の形態１の画像形成装置１の要部構成と共通するため、必要に応じて図１を参照する。
【０１０７】
同図は、画像形成装置４０１本体に、前記したタグを実装した画像形成ユニット２１が装着されている状態を示している。即ち、同図において、点線の内側は、画像形成ユニット２１が配置される領域を示し、点線の外側が、画像形成装置４０１本体内の領域を示している。
【０１０８】
尚、図９に示すキャリブレーションシステムは、３つの画像形成ユニット２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙにそれぞれ備えられるものであるが、構成が同一であるため、特に区別しないで説明する。従って、各画像形成ユニット２１に対応する、３つの残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃ，２０１Ｍ，２０１Ｙ、残量検知用光センサ２０２Ｃ，２０２Ｍ，２０２Ｙも、ここでは特に区別しない場合の符号、２０１、２０２、２０３を付す。
【０１０９】
同図に示すように、画像形成装置４０１本体には、発光素子としての残量検知用ＬＥＤ２０１、分光プリズム２０４、受光素子としての残量検知用光センサ２０２が配置され、画像形成ユニット２１には、前記したように、発光側レンズ部２１２、受光側レンズ部２１３、及び通しレンズ部２１４からなるプリズムとしての光路プリズム２１１が配置されている。これらの構成は実施の形態１で説明した通りなので、ここでの説明は省略する。尚、図９において、画像形成ユニット２１は、光路プリズム２１１と最終トナー収容部３１のみが示され、他の構成部分は省略されている。
【０１１０】
ここで行うキャリブレーション処理は、後述するように、画像形成ユニット２１を新たに装着したときで且つ図９に示すようにトナーフルの状態で行う。このとき、投光量検知用光センサ２０２は、残量検知用ＬＥＤ２０１から放出された光のうち、光軸路Ｒ１２１，Ｒ１２２，及びＲ１２３を通過した光のみを受光する。
【０１１１】
尚、画像形成ユニット２１がトナーローの場合には、残量検知用ＬＥＤ２０１から放出された光の一部が、光軸路Ｒ１１１に沿って分光プリズム２０４に入り、分光プリズム２０４を突き抜けて画像形成ユニット２１に配列された光路プリズム２１１の発光側レンズ部２１２の反射面で反射して光軸路Ｒ１１２を通過し、発光側レンズ部２１２の反射面で再度反射して光軸路Ｒ１１３に沿って受光側レンズ部２１３に入り、受光側レンズ部２１３に入った光が、受光側レンズ部２１３の反射面で反射して光軸路Ｒ１１４を通過し、受光側レンズ部２１３の反射面で再度反射して光軸路Ｒ１１５に沿って残量検知用光センサ２０２に入る。
【０１１２】
光軸路Ｒ１１１，Ｒ１１２，Ｒ１１３、Ｒ１１４，Ｒ１１５が第１の光路に相当し、光軸路Ｒ１２１，Ｒ１２２，Ｒ１２３が第２の光路に相当する。
【０１１３】
図１０は、制御部４１０によって制御される、キャリブレーションシステムのキャリブレーション回路４１１を制御部４１０と共に示す回路図である。尚、制御部４１０は、図３のブロック図で説明した制御部１００に対応するもので、制御部１００の入力端子１５４の代わりに入力端子４３２を設け、制御部１００の出力端子１５１の代わりに出力端子４３１を設けている。
【０１１４】
同図に示すように、キャリブレーション回路４１１は、３つの発光素子回路としてのＬＥＤ駆動回路４２１Ｃ、４２１Ｍ、４２１Ｙ、及び３つの受光素子回路としてのセンサ回路４２２Ｃ，４２２Ｍ，４２２Ｙによって構成されている。ここでは、各ＬＥＤ駆動回路４２１には残量検知用ＬＥＤ２０１が含まれ、各センサ回路４２２には、残量検知用光センサ２０２が含まれている。
【０１１５】
先ずＬＥＤ駆動回路４２１について説明する。ＬＥＤ駆動回路４２１は、３つの残量検知用ＬＥＤ２０１に対応して設けられ、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃを含むＬＥＤ駆動回路４２１Ｃ、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｍを含むＬＥＤ駆動回路４２１Ｍ、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｙを含むＬＥＤ駆動回路４２１Ｙの３回路となっている。これらの３つの回路は、構成的には全く同じなので、ここではＬＥＤ駆動回路４２１Ｃについて説明する。
【０１１６】
同図に示すように、オペアンプＯＰ４０１の非反転入力端子は、制御部４１０の出力端子４３１Ｃに接続されると共に抵抗Ｒ４０４を介して電源（０Ｖ）に接続され、オペアンプＯＰ４０１の出力端子は、抵抗Ｒ４０１を介してトランジスタＴＲ４０２のベースに接続されている。トランジスタＴＲ４０２のコレクタは残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃのカソードに接続され、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃのアノードは電源（５Ｖ）に接続されている。
【０１１７】
トランジスタＴＲ４０２のエミッタは、抵抗Ｒ４０２を介してオペアンプＯＰ４０１の反転入力端子に接続されると共に抵抗Ｒ４０３を介して電源（０Ｖ）に接続されている。
【０１１８】
ＬＥＤ駆動回路４２１Ｃは、以上の構成において、オペアンプＯＰ４０１がトランジスタＴＲ４０２、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃ、抵抗４０３、抵抗４０２等と負帰還の定電流回路を構成し、２つの入力端子が同電位となるように動作する。従って、制御部４１０から印加される非反転入力端子の基準電圧信号をＶｆＣとし、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃに流れる駆動電流をＩｆＣとすると、
ＶｆＣ＝ＩｆＣ×Ｒ４０３  
となり、
ＩｆＣ＝ＶｆＣ／Ｒ４０３
となる。
【０１１９】
尚、上記したように、簡単のため、電圧信号の記号をその電圧（値）として記し、電流信号の記号をその電流（値）として記す場合がある。例えば基準電圧信号ＶｆＣと記す場合と基準電圧ＶｆＣと記す場合がある。
【０１２０】
同様にしてＬＥＤ駆動回路４２１Ｍでは、制御部４１０から入力する基準電圧信号をＶｆＭ、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｍに流れる電流をＩｆＭとすると、
ＶｆＭ＝ＩｆＭ×Ｒ４０３  
となり、
ＩｆＭ＝ＶｆＭ／Ｒ４０３
となる。
【０１２１】
同様にしてＬＥＤ駆動回路４２１Ｙでは、制御部４１０から入力する基準電圧信号をＶｆＹ、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｙに流れる電流をＩｆＹとすると。
ＶｆＹ＝ＩｆＹ×Ｒ４０３  
となり、
ＩｆＹ＝ＶｆＹ／Ｒ４０３
となる。
【０１２２】
従って、制御部４１０が基準電圧信号ＶｆＹを出力するとき、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃには電流ＩｆＣが流れ、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃは、その電流ＩｆＣに応じて発光する。このとき図９に示すように残量検知用光センサ２０２Ｃは、この光を受光することになる。
【０１２３】
図１０に示すように、残量検知用光センサ２０２Ｃは、センサ回路４２２Ｃを構成し、センサ回路４２２Ｃは、残量検知用光センサ２０２Ｃが受光した光量に応じてキャリブレーション電圧信号ＶｃＣを制御部４１０に送信する。
【０１２４】
尚、センサ回路４２２Ｃ，４２２Ｍ，４２２Ｙは、３つの画像形成ユニット２１にそれぞれ対応して備えられるが、これらの回路は同一であるため、ここではセンサ回路３０２Ｃを例にして更に説明する。
【０１２５】
ここでは、残量検知用光センサ２０２Ｃは、フォトトランジスタで構成され、残量検知用光センサ２０２Ｃ（図９参照）のコレクタは電源（３．３Ｖ）に接続され、エミッタは抵抗Ｒ４０５を介して電源（０Ｖ）に接続されると共に、オペアンプＯＰ４０２の非反転入力端子に接続されている。オペアンプＯＰ４０２の反転端子は直接その出力端子に接続され、出力端子は制御部４１０の入力端子４３２Ｃに接続されている。
【０１２６】
以上の構成において、残量検知用光センサ２０２Ｃは、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃの光の受光量に応じて抵抗Ｒ４０５に電流ＩｒＣを流す。従って、オペアンプＯＰ４０２の非反転入力端子には、その端子電圧（ＩｒＣ×Ｒ４０５）が印加される。  
【０１２７】
オペアンプＯＰ４０２が、ゲイン１のボルテージフォロアとして動作するため、センサ回路４２２Ｃは、
キャリブレーション時のキャリブレーション電圧信号ＶｃＣとして、
ＶｃＣ＝ＩｒＣ×Ｒ４０５
を制御部４１０の入力端子４３２Ｃに送信する。
但し、ＶｃＣ≦３．３Ｖであり、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃが発光しないとき、ＶｃＣは０Ｖである。
【０１２８】
同様にしてセンサ回路Ｍでは、キャリブレーション時のキャリブレーション電圧信号ＶｃＭとして、
ＶｃＭ＝ＩｒＭ×Ｒ４０５
を制御部４１０の入力端子４３２Ｍに送信し、
センサ回路Ｙでは、キャリブレーション時のキャリブレーション電圧信号ＶｃＹとして、
ＶｃＹ＝ＩｒＹ×Ｒ４０５
を制御部４１０の入力端子４３２Ｙに送信する。
【０１２９】
制御部４１０は、後述するキャリブレーション処理を実行するが、その過程で、出力端子４３１から、８ビットのＤ／Ａ変換器で変換したアナログの基準電圧信号Ｖｆを出力し、また入力端子４３２から入力したキャリブレーション電圧信号ＶｃをＡ／Ｄ変換器でデジタル値に変換して信号処理を実行する。
【０１３０】
上記したキャリブレーション回路４１１の動作を踏まえて、制御部４１０が行うキャリブレーション処理について、図１１のフローチャート、及び図１２のタイムチャートを参照しながら説明する。図１１のフローチャートは、制御部４１０が行うキャリブレーション処理の流れを示し、図１２のタイムチャートは、キャリブレーション調整時の基準電圧信号Ｖｆとキャリブレーション電圧信号Ｖｃの変化を示している。
【０１３１】
制御部４１０は、所定のタイミング、ここではユーザーが新品の画像形成ユニット２１を画像形成装置４０１本体に装着して電源をオンしたときのタイミングでフローを開始し、画像形成ユニット２１に備えられたタグの情報を取得し（ステップＳ２０１）、装着されている画像形成ユニット２１が新品か否かを判定し、新品の場合（ステップＳ２０２、Ｙｅｓ）には、キャリブレーションを実行すべくステップ２０３に進み、新品でない場合（ステップＳ２０２、Ｎｏ）には、キャリブレーションを実行することなくフローを終了する。尚、図１１のフローチャートでは、「画像形成ユニット」を「ＩＤ」と略して表記している。
【０１３２】
尚、ここでの画像形成装置４０１は、例えば図示しないアッパーカバーに備えられ、アッパーカバーが閉じられた時、各画像形成ユニット２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙの上部に実装されたタグ４５２（図１０）に接触し、各タグ４５２に書き込まれた情報を読み取ることができるリーダー４５０Ｃ，４５０Ｍ，４５０Ｙ（図１０）を備え、制御部４１０は、これ等のタグ４５２Ｃ，４５２Ｍ，４５２Ｙから、上記した所定のタイミングで情報を取得する。
【０１３３】
キャリブレーションを実行する場合、先ず各画像形成ユニット２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙのタグに記憶されたトナーフル時の投光率を読み込み（ステップＳ２０３）、それぞれの投光率から、各画像形成ユニット２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙに対応するキャリブレーション用の閾値を決定する（ステップＳ２０４）。尚、キャリブレーション用の閾値については、後で詳しく説明する。
【０１３４】
次に、ＬＥＤ駆動回路４２１Ｃに印加する基準電圧ＶｆＣ、ＬＥＤ駆動回路４２１Ｍに印加する基準電圧ＶｆＭ、ＬＥＤ駆動回路４２１Ｙに印加する基準電圧ＶｆＹの各電圧値をそれぞれデフォルト値として各ＬＥＤ駆動回路４２１のそれぞれの残量検知用ＬＥＤ２０１を発光させる（ステップＳ２０５）。
【０１３５】
この状態から、順次各画像形成ユニット２１のキャリブレーションを実行する。先ずステップＳ２０６とステップＳ２０７とで、画像形成ユニット２１Ｃのキャリブレーションを実行する。図１２のタイムチャートを参照しながら、このとき実行されるキャリブレーションについて説明する。
【０１３６】
基準電圧ＶｆＣをデフォルト値にした段階で、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃが発光し、残量検知用光センサ２０２Ｃは、トナーフル時であるため、図９に示す光軸路Ｒ１２１，Ｒ１２２，及びＲ１２３を通過した光のみを受光し、センサ回路４２２Ｃは、この時の受光量に応じた電圧値のキャリブレーション電圧ＶｃＣを出力する。
【０１３７】
図１２（ａ）に示すように、このときのキャリブレーション電圧ＶｃＣが閾値（Ｃ）より低い場合、基準電圧ＶｆＣを上げて残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃの発光量を多くし、逆に、図１２（ｂ）に示すように、このときのキャリブレーション電圧ＶｃＣが閾値（Ｃ）より高い場合、基準電圧ＶｆＣを下げて残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃの発光量を少なくする処理を繰り返すことによって、キャリブレーション電圧ＶｃＣが、閾値（Ｃ）と一致するようにステップＳ２０６（Ｎｏ）とステップＳ２０７とを繰り返して調整する。
【０１３８】
キャリブレーション電圧ＶｃＣと閾値（Ｃ）とが一致（実際には所定の差以内）したとき（ステップＳ２０６、Ｙｅｓ）、その時の基準電圧ＶｆＣの電圧値Ｖｆ（ｒ）Ｃを動作電圧値とする（ステップＳ２０８）。この動作電圧値Ｖｆ（ｒ）Ｃについては、後で更に説明する。  
【０１３９】
同様にして、キャリブレーション電圧ＶｃＭが、閾値（Ｍ）と一致するようにステップＳ２０９（Ｎｏ）とステップＳ２１０とを繰り返して調整し、一致（実際には所定の差以内）したとき（ステップＳ２０９、Ｙｅｓ）、その時の基準電圧ＶｆＭの電圧値Ｖｆ（ｒ）Ｍを動作電圧値とする（ステップＳ２１１）。
【０１４０】
同様にして、キャリブレーション電圧ＶｃＹが、閾値（Ｙ）と一致するようにステップＳ２１２（Ｎｏ）とステップＳ２１３とを繰り返して調整し、一致（実際には所定の差以内）したとき（ステップＳ２１２、Ｙｅｓ）、その時の基準電圧ＶｆＹの電圧値Ｖｆ（ｒ）Ｙを動作電圧値とする（ステップＳ２１４）。
【０１４１】
ここで、ステップＳ２０４で定める閾値について説明する。図１３は、測定装置６００で測定した画像形成ユニット２１のトナーフル時の投光率と閾値の関係を示すグラフであり、横軸に投光率（％）を、縦軸に閾値（Ｖ）をとっている。
【０１４２】
同グラフに示すように、閾値（ｖ）は、投光率（％）に対して略正比例の関係に設定され、例えば投光率が２０％の場合には、閾値が１．０Ｖに設定され、投光率が、１０％未満、或は３０％以上の場合には、該当する画像形成ユニット２１を不良品として処理する。
【０１４３】
このような閾値設定に基づくキャリブレーション処理や、不良品処理することによって、例えば前記した実施の形態１における不具合検出処理時に検出されるトナーフル時のトナー残量の電圧信号Ｖｔｏ、例えば図５に電圧値Ｖ（１）、Ｖ（３）で示される値を、画像形成ユニット２１の光特性のバラツキに拘わらず略一定に設定することが可能となる。また、キャリブレーション不可（発光電流を上げても受光電圧が上がらない、又はキャリブレーションした結果、極端に発光電流値が小さくなり、トナーローを検出できない）といった不具合を防ぐようにしている。
【０１４４】
以上のように、本実施の形態の画像形成装置によれば、画像形成ユニット２１の光学特性のバラツキを、実際に使用する光路を用いてキャリブレーションするため、光学的な測定に基づく検出システム、例えば実施の形態１におけるトナー残量検出システムにおける検出レベルのバラツキを精度よく抑制し、トナー残量検出の精度を上げることが可能となる。
【０１４５】
実施の形態３．
図１４は、実施の形態１で説明したトナー残量検出システムに、実施の形態２で説明したキャリブレーションシステムを追加した、実施の形態３の画像形成装置におけるキャリブレーション機能付き不具合検出回路５１１を制御部５１０と共に示す回路図である。尚、制御部５１０は、キャリブレーション機能付き不具合検出回路５１１と直接関係する部分のみを示している。
【０１４６】
本実施の形態の画像形成装置が、前記した図１に示す実施の形態１の画像形成装置１と主に異なる点は、実施の形態１で説明した不具合検出処理と実施の形態２で説明したキャリブレーション処理を行う点である。従って、この画像形成装置が、前記した実施の形態１の画像形成装置１、或は前記した実施の形態２の画像形成装置４０１と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。
【０１４７】
尚、本実施の形態の画像形成装置の要部構成は、これらの処理システム以外において図１に示す実施の形態１の画像形成装置１の要部構成と共通するため、必要に応じて図１を参照する。またここでは、実施の形態２で説明した投光率を書き込んだタグ４５２（図１４）を実装した画像形成ユニット２１を使用するものとする。
【０１４８】
図１４に示すように、ここで採用するＬＥＤ駆動回路４２１は、前記した実施の形態２で説明した図１０に示すＬＥＤ駆動回路４２１と同一の構成を有し、ここで採用するセンサ回路３０２は、前記した実施の形態１で説明した図４に示すセンサ回路３０２と同一の構成を有するものである。
【０１４９】
キャリブレーション機能付き不具合検出回路５１１を制御して実施の形態２で説明したキャリブレーション処理を行う場合、制御部５１０は、先ず出力端子５３２から出力するＦＥＴｏｎ信号を「Ｌ」にしてオペアンプＯＰ２（図４参照）をボルテージフォロアとして動作させ、図１０に示すキャリブレーション回路４１１のセンサ回路４２２と同一の構成とする。尚、ここでは、抵抗Ｒ６＝Ｒ４０５（図１０）とする。
【０１５０】
この状態で制御部５１０は、出力端子５３１から基準電圧信号Ｖｆを出力しながら、入力端子５３４に入力する各トナー残量の電圧信号Ｖｔｏをキャリブレーション電圧信号ＶｃＹ，ＶｃＭ，ＶｃＣとして入力し、前記した図１１のフローチャートに示すキャリブレーション処理を実行し、このキャリブレーション処理によって求めた基準電圧Ｖｆの各動作電圧値Ｖｆ（ｒ）Ｃ，Ｖｆ（ｒ）Ｍ，Ｖｆ（ｒ）Ｙを確定する。
【０１５１】
一方、キャリブレーション機能付き不具合検出回路５１１を制御して実施の形態１で説明した不具合検出処理を行う場合、制御部５１０は、３つの画像形成ユニット２１に対して、前記した図６のフローチャートに示す不具合検出処理を実行する。但し、ステップＳ１０１では、ＬＥＤｏｎ信号を「Ｈ」とするのに代えて、先のキャリブレーション処理で確定した、動作電圧値Ｖｆ（ｒ）Ｃ，Ｖｆ（ｒ）Ｍ，Ｖｆ（ｒ）Ｙを、基準電圧信号Ｖｆとして出力端子５３１から出力する。またここでは、各センサ回路３０２から出力されるチェック電圧信号Ｖｃｈを入力端子５３３に入力する。
【０１５２】
以下の処理は同じなので、ここでの説明は省略するが、この不具合検出処理によって、前記したように、トナー残量や画像形成ユニット２１の装着の有無の検出、トナー残量検出システムに使用する残量検知用ＬＥＤ２０１、残量検知用光センサ２０２及び不具合検知用光センサ２０３に不具合が生じた場合に、どの部品に不具合が生じているかを特定する。
【０１５３】
ここでは、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃ，２０１Ｍ，２０１Ｙに、前記した実施の形態１で行ったように、各ＬＥＤに、直列に同一の電流を流すのではなく、キャリブレーションに基づいて、各画像形成ユニット２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙの光学特性に合わせた最適の電流が流れるように、基準電圧信号Ｖｆを設定している。
【０１５４】
従来の方法でキャリブレーションを実施する場合、キャリブレーションのための機構を新たに追加する必要があり、装置の小型化には向かないという欠点があった。またトナー収容部に実装される、トナーローを検出するための光学部材と、キャリブレーションを実施するための光学部材とが異なる場合にはキャリブレーション精度が落ちるという問題があった。
【０１５５】
しかしながら本実施の形態の画像形成装置によれば、以上のように、画像形成ユニット２１の光学特性のバラツキを、実際に使用する光路を用いてキャリブレーションするため、バラツキ、特にトナーフル時のトナー残量の電圧信号Ｖｔｏを所望のレベルに精度よく揃えることができるため、トナー残量検出システムにおけるトナー残量や、不具合検出を正確に行うことが可能となる。
また、キャリブレーションのための装置を増設する必要がないため、装置の小型化に寄与できる。
【０１５６】
実施の形態４．
図１５は、実施の形態４の画像形成装置が採用するトナー残量検出システムの要部構成を示す要部構成図である。このトナー残量検出システムが、前記した実施の形態１で説明した図２に示すトナー残量検出システムに対して主に異なる点は、光路プリズム５６１の形状と、残量検知用ＬＥＤ２０１Ｃと残量検知用光センサ２０２の配置方法である。従って、この画像形成装置が、前記した実施の形態１の画像形成装置１と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。
【０１５７】
同図（ａ），（ｂ）は、画像形成装置７０１本体に画像形成ユニット５７１が装着されている状態を示し、同図において、点線の上側は、画像形成ユニット２１が配置される領域を示し、点線の下側が、画像形成装置７０１本体内の領域を示している。
【０１５８】
同図（ａ）に示すように、画像形成装置７０１本体には、発光素子としての残量検知用ＬＥＤ２０１、残量検知用光センサ２０２が配置され、画像形成ユニット５７１には、発光側レンズ部５６２、受光側レンズ部５６３、及び通しレンズ部５６４からなる光路プリズム５６１が配置されている。
【０１５９】
発光側レンズ部５６２と受光側レンズ部５６３とは、その中央部で所定の間隔を介してクランク状に形成され、これにより発光側レンズ部５６２の一方の側面である発光側透過窓５６２ａと受光側レンズ部５６３の一側面である受光側透過窓５６３ａとが、所定の間隔で対向している。同図に示すように、光路プリズム５６１は、クランク状に形成されたその中央部が最終トナー収容部５８１内に位置し、最終トナー収容部５８１内のトナー残量を検出する。尚、図１５において、画像形成ユニット５７１は、光路プリズム５６１と最終トナー収容部５８１のみが示され、他の構成部分は省略されている。
【０１６０】
残量検知用ＬＥＤ２０１は、発光側レンズ部５６２の底面（Ｘ−Ｙ平面）に平行に形成された発光側レンズ部５６２の受光窓５６２ｂに対向して配置され、受光窓５６２ｂに向けて光を出力する。残量検知用光センサ２０２は、発光側レンズ部５６２の受光窓５６２ｂと平行に形成された受光側レンズ部５６３の出光窓５６３ｂに対向する位置に配置され、出光窓５６３ｂから出る光を受光する。このように、不具合検知用光センサ２０３と残量検知用光センサ２０２とは、画像形成ユニット５７１より下方にあって、Ｚ軸方向において並列配置されている。
【０１６１】
以上の構成において、残量検知用ＬＥＤ２０１から出力された光の通過経路について説明する。
【０１６２】
図１５（ａ）は、画像形成ユニット５７１の最終トナー収容部５８１内のトナー２２０の残量が規定量より少ないと判定されるトナーロー状態を示している。
【０１６３】
このとき、残量検知用ＬＥＤ２０１から放出された光の一部は、光軸路Ｒ５１１に沿って画像形成ユニット５７１に配列された光路プリズム５６１の発光側レンズ部５６２の反射面で反射して光軸路Ｒ５１２に沿って受光側レンズ部５６３に入る。受光側レンズ部５６３に入った光は、受光側レンズ部５６３の反射面で反射して光軸路Ｒ５１３に沿って残量検知用光センサ２０２に入る。
【０１６４】
尚、ここでは、最終トナー収容部５８１内のトナー２２０の残量が、僅かと判定する閾値より少ないトナーロー状態にあって、トナーが、最終トナー収容部５８１内に形成される光軸路Ｒ５１２を妨げないため、ここを通過する光が、残量検知用光センサ２０２に入ることができる。
【０１６５】
また、残量検知用ＬＥＤ２０１から放出された光の一部は、光軸路Ｒ５２１に沿って発光側レンズ部５６２に入り、発光側レンズ部５６２の反射面で反射して光軸路Ｒ５２２に沿って光路プリズム５６１の通しレンズ部５６４を突き抜け、受光側レンズ部５６３の反射面で反射して光軸路Ｒ５２３に沿って残量検知用光センサ２０２に入る。
【０１６６】
図１５（ｂ）は、画像形成ユニット５７１の最終トナー収容部５８１内のトナー２２０の残量が僅かと判定する閾値を超えているトナーフル状態を示している。
【０１６７】
ここでは、最終トナー収容部５８１内のトナー２２０がトナーフル状態にあって、最終トナー収容部５８１内に形成される、発光側透過窓５６２ａと受光側透過窓５６３ａとの隙間をトナー２２０が塞ぐために光軸路Ｒ５１２が遮断され、光軸路Ｒ５１２に至った光がここを通過できない。このため、光軸路Ｒ５１３が形成されず、ここを通過して光が残量検知用光センサ２０２に入ることはない。一方、図２（ａ）に示すトナーロー状態の場合と同様に、光軸路Ｒ５２２を通過する光は、残量検知用光センサ２０２に入る。
【０１６８】
以上の構成の画像形成ユニット５７１を採用した場合、前記した実施の形態１で説明したトナー残量の判定、及び実施の形態２で説明したキャリブレーションシステムを構築することができる。
【０１６９】
尚、実施の形態１で説明した不具合検知用光センサ２０３（図２）を設け、残量検知用ＬＥＤ２０１から出た光が、発光側レンズ部５６２内で反射して、不具合検知用光センサ２０３で受光できるような光路を発光側レンズ部５６２内に設けることによって、前記したトナー残量の判定に加え、実施の形態１で説明した各部の不具合の判定を行うことも可能である。
【０１７０】
以上のように、本実施の形態の画像形成装置によれば、画像形成装置本体側に分光プリズムを設ける必要がなく、また画像形成ユニットの長手方向に両側に、残量検知用ＬＥＤや残量検知用光センサを配置する必要がないため、スペース効率の向上、構成の簡素化に寄与できる。
【産業上の利用可能性】
【０１７１】
本実施の形態では、画像形成装置として複数の現像ユニットを備えたタンデム型カラープリンタを例に説明したが、カラープリンタの他、複写機、ＦＡＸ、或いはこれらの装置の機能を複合させたＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ  Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）等の画像形成装置についても有用である。また、１つの画像形成ユニットによるモノクロの画像形成装置についても有用である。
【符号の説明】
【０１７２】
１  画像形成装置、  １１  ロール紙セット部、  １４  搬送ローラ対、  １５  搬送ローラ対、  １６  フィードローラ対、  １７  排出ローラ対、  １８  ロール紙（記録用紙）、  ２１  画像形成ユニット、  ２５  感光体ドラム、  ２６  帯電ローラ、  ２７  露光装置、  ２８  現像ローラ、  ２９  現像ブレード、  ３０  供給ローラ、  ３１  最終トナー収容部、  ３２  クリーニングブレード、  ３３  カッターユニット、  ３３ａ  カッターギア、  ３５  ベルトクリーナ、  ３６  用紙セットセンサ、  ３８  書込みセンサ、  ３８ａ  レバー、  ３８ｂ  光センサ、  ３９  排出センサ、  ３９ａ  レバー、  ３９ｂ  光センサ、  ４１  転写ベルトユニット、  ４２  転写ローラ、  ４３  転写ベルト、  ４４  ドライブローラ、  ４５  テンションローラ、  ４６  定着部、  ４６ａ  ヒートローラ、  ４６ｂ  加圧ローラ、  １００  制御部、  １０１  搬送モータ、  １０２  ベルトモータ、  １０３  ＩＤモータ、  １０４  定着モータ、  １０５  搬送クラッチ、  １０６  カッタークラッチ、  １０７  排出クラッチ、  １０８  高圧回路、  １０９  操作パネル、  １１０  定着ヒータ、  １１１  不具合検出回路、  １５１  出力端子、  １５２  出力端子、  １５３  入力端子、  １５４  入力端子、  ２０１  残量検知用ＬＥＤ、  ２０２  残量検知用光センサ、  ２０３  不具合検知用光センサ、  ２０４  分光プリズム、  ２１１  光路プリズム、  ２１２  発光側レンズ部、  ２１２ａ  発光側透過窓、  ２１２ｂ  受光窓、  ２１３  受光側レンズ部、  ２１３ａ  受光側透過窓、  ２１３ｂ  出光窓、  ２１４  通しレンズ部、  ３０１  ＬＥＤ駆動回路、  ３０２  センサ回路、  ４０１  画像形成装置、  ４１０  制御部、  ４１１  キャリブレーション回路、  ４２１  ＬＥＤ駆動回路、  ４２２  センサ回路、  ４３１  出力端子、  ４３２  入力端子、  ４５０  リーダー、  ４５２  タグ、  ５１０  制御部、  ５１１  キャリブレーション機能付き不具合検出回路、  ５３１  出力端子、  ５３２  出力端子、  ５３３  入力端子、  ５３４  入力端子、  ５６１  光路プリズム、  ５６２  発光側レンズ部、  ５６２ｂ  受光窓、  ５６３  受光側レンズ部、  ５６３ａ  受光側透過窓、  ５６３ｂ  出光窓、  ５６４  通しレンズ部、  ５７１  画像形成ユニット、  ５８１  最終トナー収容部、  ６００  測定装置、  ６０１  投光用ＬＥＤ、  ６０２  投光量検知用光センサ、  ６０４  投光用分光プリズム、  ７０１  画像形成装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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