(57)【要約】【課題】画像形成装置に紙情報検知手段を内蔵する際の検知手段の取り付けスペース効率の改善及び安定性向上と交換及び保守点検作業性の向上。【解決手段】少なくともプロセスカートリッジを本体に装着した状態で記録材情報検知手段がプロセスカートリッジと一体化して双方の剛性が向上するように構成し、更に検知手段の信号配線をカートリッジを介して本体がわに接続可能とする。【選択図】　　　　　図１
2004069942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも現像装置を備えた着脱可能のプロセスカートリッジを有し、記録材上にトナー像を形成する画像形成装置において、該画像形成装置は記録材の画像形成面側から該記録材の物理的情報を検知する記録材情報検知手段を有し、該記録材情報検知手段は少なくとも前記プロセスカートリッジを装置本体に装着させた状態で該プロセスカートリッジ容器底部と一体化して使用可能になることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の装置において、前記記録材情報検知手段は装置本体側に設けられ、前記プロセスカートリッジが装置本体に装着された際に前記記録材情報検知手段の収納容器上部と前記プロセスカートリッジ容器底部が組み合わせられて互いの容器の剛性を強化するように一体化することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２の装置において、前記記録材情報検知手段は該記録材情報検知手段の収納容器上部に少なくとも検知信号取り出し用電気接点を有して装置本体側に設けられ、前記プロセスカートリッジは該プロセスカートリッジ容器底部に前記検知信号取り出し用電気接点と電気的接続を可能とする検知信号受け取り用電気接点と、該検知信号受け取り用電気接点から受けとる電気信号を該プロセスカートリッジ容器の底部以外の装置本体内壁との対向面まで引き回す信号線と、該信号線の末端に設けられたカートリッジ側検知信号取り出し用電気接点とを有し、前記対向面の装置本体内壁は本体側検知信号受け取り用電気接点を有しており、前記プロセスカートリッジが前記装置本体に装着された際に前記記録材情報検知手段の収納容器上部と前記プロセスカートリッジ容器底部が組み合わせられて一体化すると同時に各電気接点が全て接続され、前記記録材情報検知手段の検知信号が前記プロセスカートリッジの容器を介して前記装置本体側の信号処理回路部に伝達されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１の装置において、前記記録材情報検知手段は前記プロセスカートリッジ容器底部に予め一体化して設けられ、前記記録材情報検知手段から受けとる電気信号を該プロセスカートリッジ容器の底部以外の装置本体内壁との対向面まで引き回す信号線と、該信号線の末端に設けられたカートリッジ側検知信号取り出し用電気接点とを有し、前記対向面の装置本体内壁は本体側検知信号受け取り用電気接点を有しており、前記プロセスカートリッジが前記装置本体に装着された際に両電気接点が接続され、前記記録材情報検知手段の検知信号が前記プロセスカートリッジの容器を介して前記装置本体側の信号処理回路部に伝達されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１〜４の各装置のいずれかにおいて、前記記録材情報検知手段は前記記録材の画像形成面の表面粗さを検知する記録材表面粗さ検知センサであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５の装置において、前記記録材表面粗さ検知センサは、圧電素子を有するプローブの固定端部を前記記録材表面の走査方向に直角且つ走査平面に平行に配置された固定軸に回転可能に固定し、前記プローブ先端部を該固定軸を中心とした円周方向且つ走査方向と逆方向に加圧する加圧手段を用いて前記記録材表面に当接させながら走査することにより、前記圧電素子部に前記記録材表面の凹凸に応じた強度の振動及び衝撃による歪を誘起して電気信号を発生させ、該電気信号強度差を基に前記記録材表面の表面粗さを識別する接触式表面粗さ検知センサであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６の装置における前記プローブは、金属板金の先端部を走査方向の側面から見てＳ字型になるように第１折り曲げ部Ｒ１と第２折り曲げ部Ｒ２の２箇所で折り曲げたＳ字型板金を用い、該Ｓ字型板金の固定端部と第１折り曲げ部の間の平坦部表面に圧電素子を形成したＳ字型プローブであり、該Ｓ字型プローブ先端は走査方向に逆らって記録材表面に食い込む角度で当接されているＳ字型接触式表面粗さ検知センサであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項５の装置において、前記記録材表面粗さ検知センサは、少なくとも前記記録材表面に照明光を照射する光源と、前記記録材表面の反射光を受光する受光素子を有し、該反射光の情報から前記記録材表面の凹凸を推測する光学式表面粗さ検知センサであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１〜４の各装置のいずれかにおいて、前記記録材情報検知手段は前記記録材の厚さを検知する記録材厚さ検知センサであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１〜４の各装置のいずれかにおいて、前記記録材情報検知手段は前記記録材の静電容量を検知する記録材静電容量検知センサであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１〜４の各装置のいずれかにおいて、前記記録材情報検知手段は前記記録材の先端が装置内部の所定位置を通過するタイミングを検知する記録材先端通過タイミング検知センサであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１〜４の各装置のいずれかにおいて、前記記録材情報検知手段は前記記録材が透明なＯＨＰ用シートであるか否かを識別するＯＨＰ用シート検知センサであることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本体に着脱可能で少なくとも現像装置を有するプロセスカートリッジと記録材に画像を形成する前にこの記録材の表面粗さ・厚さ・静電容量・先端位置などの固有および相対的物理量を検知する装置を備えた電子写真方式のプリンタ、複写機、ファクシミリやこれらの複合機器等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各種画像形成装置は、一般的に普通紙、はがき、ボール紙、封書、ＯＨＰ用のプラスチック製薄板等のシート状記録材上に画像を形成する装置であり、その代表例としての電子写真方式を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ等の装置では、トナーを現像剤として用いて静電的な画像形成手段によって記録材上にトナー像を形成した後、定着手段によって記録材を加熱及び加圧してトナー像を溶融固着させて画像形成するものである。
【０００３】
ところで、これらの電子写真方式の装置は近年改良が施され、消耗品であるトナー補給時にトナーに汚れを防ぎながら容易に補給可能となるように、少なくともそのトナーを内包する現像容器部分ごと交換してしまうカートリッジ交換方式が大型の複写機を除いて一般化しており、さらに寿命の比較的短い周辺部材まで一体化したプロセスカートリッジと称されるカートリッジを用いて一括交換する方式が主流となっている。
【０００４】
これらの具体的な例として電子写真方式を採用するプリンタの基本構成を図２に示す。
【０００５】
即ち、図２は従来のプリンタ要部の断面図であり、該プリンタにおいては、帯電ローラ１で感光ドラム２の表面を一様に所定の極性に帯電させた後、レーザー等の露光手段３によって感光ドラム２を露光した領域のみを除電して感光ドラム２上に潜像を形成する。そして、この潜像は現像器４のトナー５によって現像されてトナー像として顕像化される。つまり、現像器４のトナー５を現像ブレード４ａと現像スリーブ４ｂの間で感光ドラム２の帯電表面と同極性に摩擦帯電させ、感光ドラム２と現像スリーブ４ｂが対向する現像ギャップ部においてＤＣとＡＣバイアスを重畳印加し、電界の作用によってトナー５を浮遊振動させつつ感光ドラム２の潜像形成部に選択的に付着させた後、このトナー５を転写ローラ６と感光ドラム２で形成される転写ニップ部まで感光ドラム２の回転によって搬送する。
【０００６】
一方、画像が記録される紙等の記録材７は、記録材収納箱７ａ’から給紙ローラ対７ｃ（下ローラはパッドでも良い）によって垂直搬送ローラ対７ｄまで先端部が給紙された後、この垂直搬送ローラ対７ｄによって転写前搬送ローラ７ｄ’まで搬送されるかまたは手差しトレイ７ｂから給紙ローラ対７ｃによって転写前搬送ローラ７ｄ’まで搬送されるかのいずれかの経路を通して搬送され、更にこの転写前搬送ローラ７ｄ’によって転写上ガイド板９及び転写下ガイド板９’の間に沿って予め規定された進入角度で転写ニップ部まで搬送される。この転写前搬送ローラ７ｄ’から転写ニップ部まで記録材７が搬送されるまでの間には、記録材７がこの領域に搬送されて来るまでに接触した種々の部材との摺擦によって該記録材７の表面が帯電している可能性があるため、静電的記録を行うに際して画像を乱す要因となるこのような不要な帯電を取り除くための除電ブラシ８が搬送中の記録材７の背面側に接するように設けられ、接地されている。
【０００７】
転写部において感光ドラム２上のトナー５を静電的に引き付けて記録材７側に移動させるためにトナー５と逆極性の高電圧が記録材７背面の転写ローラ６に印加され、記録材７の裏面にトナー５が静電的に引き付けられてトナー像が記録材７に転写されるとともに、記録材７の裏面はトナー５と逆極性に帯電され、転写されたトナー５を保持し続けるための転写電荷が記録材７の裏面に付与される。
【０００８】
最後に、トナー像が転写された記録材７は、加熱回転体１３とニップ部を形成する加圧ローラ１４で構成される定着器１２まで搬送され、ニップ部で予め設定されている定着温度を保持するように加熱回転体１３側に設けられたヒータによって温度制御されながら加熱及び加圧されてトナー像が定着される。
【０００９】
尚、トナー像転写後の感光ドラム２の表面には極性の異なるトナー等の付着物が僅かに残るため、転写ニップ部を通過した後の感光ドラム２の表面はクリーニング容器１０で感光ドラム２表面にカウンター当接されるクリーニングブレード１０ａによって付着物が掻き落とされて清掃された後、次の画像形成に備えて待機する。
上記の内の帯電ローラ、感光ドラム、現像容器、クリーニング容器の各構成要素は前述のように交換周期が比較的短いため、これらを一体化したプロセスカートリッジ１１の単位で交換可能にしたカートリッジ交換方式の装置として普及している。
【００１０】
以上の工程の中で、画像の定着方式としては熱効率及び安全性が良好な接触加熱型の定着装置が広く知られており、従来は主に金属製円筒芯金表面に離型性層を形成し、円筒内部にハロゲンヒータを内包する熱定着ローラと、金属芯金に耐熱性ゴムから成る弾性層を形成し、その表面に加圧側離型性層を形成して成る加圧ローラを加圧当接して構成される熱ローラ定着器が用いられてきたが、近年、更に加熱効率の高い方式として、上記熱定着ローラの代わりに低熱容量の耐熱性樹脂フィルムを円筒状に加工してその表面に離型性層を形成した定着フィルムを用い、このフィルムの定着ニップ部の内側からセラミックヒータを当接させて加熱するフィルム加熱型定着器が用いられるようになっている。
【００１１】
この種のフィルム加熱型定着器は、近年の省エネルギー推進の観点から、従来のハロゲンヒータを内包する円筒状の金属を定着ローラとして用いる熱ローラ方式に比べて熱伝達効率が高く、装置の立上りも速い方式として注目され、より高速の機種にも適用されるようになってきているが、特にこの方式では昇温速度を重視するために定着部の加熱表面の熱容量を小さくする必要があり、結果として加熱面には弾性層を形成することが難しく、硬い加熱面が使用されている。このため、この種の定着方式は、記録材表面の凹凸差によって加熱効率に差が生じ易い構成となっている。
【００１２】
このような定着器を用いたプリンタ等の各種画像形成装置においては、高画質化と処理速度の高速化に対する工夫が種々の手段によって実現されるようになってきており、同時にコストダウン対策も工夫されて低価格化が進み、広く普及するようになっている。
【００１３】
しかしながら、これらの画像形成装置に使用される記録材の種類は普通紙から封書用に特殊な表面処理を施された高級紙やＯＨＰ用の樹脂製シート等多種多様であり、更に装置の普及に伴って世界中で使用されるようになってきたため、各地で使用されるどのような記録材に対しても良好な画像を形成することができるよう対応する必要が生じており、特に画像形成条件に大きく影響する記録材表面の粗さは非常に重要な要素である。
【００１４】
例えば、電子写真方式の装置では、使用される記録材の表面が平滑な場合（以下、平滑紙と称する）と粗い場合（以下、ラフ紙と称する）では定着部において加熱源から紙表面へ熱を伝える加熱効率が表面性の差による熱抵抗差に従って異なっており、平滑紙で適正な定着温度でラフ紙を定着しても定着不足を招いてしまうため、ラフ紙に対してはより高い温度で定着する必要がある。このため、現状の装置では、ラフ紙を定着することができる温度を標準の定着温度として用い、平滑紙に対しては常に過剰な温度で定着させたままにしており、更により粗い紙に対しては更に高い定着温度が必要であるため、このような紙を用いる際にはユーザに定着温度の設定を変更させるための選択モードを設けていた。
【００１５】
しかしながら、このように使用する紙の種類によってその都度定着条件を切り替えるためにユーザにモード選択を強いることはユーザの作業負担の増加になるとともに、選択モードを間違えた場合にはそのプリント分の定着性が不足したり、逆に過剰に加熱して電力を無駄にするとともに高温オフセットによる画像不良が生じたり、定着器のトナー汚染を招く等の可能性があった。
【００１６】
又、近年のように１台のネットワークプリンタを複数のユーザが共有するような使用環境においては、１人のユーザが特殊な紙を用いてそれに応じたモード設定切り替えを行った後、その特殊紙を装置に残したままになることもあり得るため、そのことを知らない他のユーザが使用する際にモードが一致せず、適切な定着がなされないために前記問題が生じてしまう可能性も高くなっている。
【００１７】
又、設定可能な定着モードの数に関しても、実際の紙の平滑度には厳密には種々のレベルが存在し、その各々に対して最適な条件を設けることは不可能であるため、或る範囲の平滑度を有する紙をまとめて同一モードで定着することによって設定モードの数を制限しており、特定の紙に対しては必要以上の電力を用いて定着する場合があり、紙と設定の組み合わせによっては効率の悪い定着が行われる場合もある。
【００１８】
一方、以上のような表面粗さの他にも、紙の熱容量も定着性を確保するうえで重要な物理的要素となっている。一般的には紙の厚さが厚くなるとその熱容量が大きくなるため、紙の表面温度が同じになるように加熱しようとしても厚紙と薄紙では定着部で必要となる熱量が異なり、結果として定着器で消費される電力にも違いが生じるので、逆に使用される紙の紙厚などの熱容量に比例する物理量を事前に検知する事ができれば、定着器に供給すべき電力量を予め把握し、電力供給能力を越える程熱容量の大きな紙が使用された際には定着速度自体を低速に切り替えるなどの対応が求められている。
【００１９】
又、ＯＨＰ用紙など表面材質の特殊な記録材が使用された場合、その表面性は通常非常に平滑で他の部材との密着性が高いため、定着部においても定着ローラやフィルムとの密着性が高くなって熱の移動が促進され、同じ厚さの紙よりも低い定着温度で十分な定着性が得られるようになり、逆に紙と同じ温度で定着させると排紙後のＯＨＰ用紙温度が高くなりすぎる場合が有り、特に高速機においては定着後のトナー画像が十分冷えない内に排紙トレイ上に複数のＯＨＰ用紙が積み重ねられると、過剰に熱を有するＯＨＰ用紙同士がトナー像を再溶融して接着されてしまうという弊害が生じる場合があるため、ＯＨＰ用紙に対しては専用の低温定着モードを設けることが求められている。
【００２０】
以上のように、現状の装置では何れも記録材の表面粗さや熱容量、特殊用紙の材質などによる画像の画質低下を防ぐために余分な温度や電力を消費したり、画質の低下を招くことになり、これらの問題を防ぐためには記録材の物理的特性に応じてこれらの定着条件を切り替えることが必要であるが、現状ではユーザに設定変更の手間を強いるような方法や一部の装置に用いられている複雑な構成や信号処理を必要とする光学式センサしか考えられておらず大幅なコストＵＰを招くうえ、特に表面粗さ検知するセンサをこのような装置内部に設けて紙を識別し、制御を切り替えるような装置は実用化されていなかった。
【００２１】
このため、この種のセンサに関する提案自体は多くなされており、その中で技術的に困難な記録材表面の粗さを検知し、その検知結果に応じて画像形成条件を変更して画像形成する装置に関する提案もこれまでに幾つかなされているが、それらの中で比較的安価且つ高速に記録材表面粗さを検知可能な検知原理を提案したものとして、特開２０００−３１４６１８及び特開２０００−３５６５０７公報に示すものが挙げられる。これらの提案では、記録材表面に接触する接触手段が記録材表面との摺擦によって生じる振動や摺擦音等の物理的現象を検知し、その検知量の差を表面粗さの差として検知する方法が開示されており、その具体的構成として接触手段に圧電素子を設けて振動を電気信号に変換して検知する構成が提案されている。
【００２２】
しかしながら、上記提案には実際に記録材表面に接触させる部材（以下、プローブと称する）に必要な具体的構成条件は詳細に開示されておらず、単純な直線状のプローブが走査方向の上流側で一方の端部を固定され、下流側の先端を斜め走査方向に逆らわないように当接させる構成が示されているだけに留まっており、この内容だけで実際に精度の高い検知を実現することは困難であった。
【００２３】
このため、筆者は圧電素子を用いた検知方式で、表面性識別性能を飛躍的に改善して実用可能とするために、センサプローブ形状及び取り付け構成を新たに検討し、プローブ先端部に先端当接部が走査平面上を走査方向前後に振動可能となる構造を付与し、且つ、先端当接部を走査方向に逆らって測定表面に食い込む角度に設定することにより非常に高い識別性能が得られる事を見出し、このような構造を紙搬送を阻害することなく最も安価に実現する構成として、短冊状の板金を２回折り曲げたＳ字型の側面形状を有するプローブを回転軸に回転可能に固定する構成のＳ字型表面性検知センサ１５を考案し、図２の中央部に示すように、１つのセンサで紙カセットまたは手差しトレイのどちらから紙を給紙しても検知できるようにこのセンサを両者の紙搬送経路の合流部紙搬送方向下流側で紙の表面側から検知が可能な位置として最適な転写上ガイド９に取り付けて評価を行った結果、紙搬送を阻害することなく非常に高い識別性能が得られる事を確認した。
【００２４】
このセンサは、より詳細には図３（Ａ）に示すように、圧電素子部１５ｂを平坦部に形成されたＳ字型プローブ１５ａがその反走査側端部を固定ネジ１５ｄでプローブホルダー１５ｃに固定され、このプローブホルダー１５ｃは走査方向に直角且つ走査平面に平行な方向に軸方向を有するプローブ回転軸１５ｅに回転可能に固定されており、プローブ先端部はこのプローブ回転軸１５ｅを中心として走査平面に対して１０〜３０ｇ程度の当接圧で不図示の加圧手段により加圧当接されている。更にこのプローブ回転軸１５ｅは軸受け１５ｆを介して転写上ガイド板上に固定されており、走査面として転写下ガイド板が用いられている。また、このＳ字型表面性検知センサ１５はその上部には上カバー１６、下部には前方ガイドリブ１６ｂ、後方ガイドリブ１６ｃ、サイドガイドリブ１６ｄで各々覆うように構成されたセンサケース１６が設けられており、プローブはこれらのガイドリブで囲まれた開口部の中をこの回転軸を中心に上下に振動可能に設定されている。尚、以上のＳ字型表面性検知センサ１５とセンサケース１６を組み合わせたユニット全体をＳ字型表面性検知センサユニット１７として交換可能に設定している。
【００２５】
図３（Ｃ）はこれらの構成部材を上から見た場合の各部材の配置関係を示したものであり、転写上ガイド板の中央部にはＳ字型表面性検知センサ１５の先端部を走査面に当接させるため角穴が開けられており、圧電素子部１５ｂ表面とＳ字型プローブ１５ａの板金表面からは検知信号を取り出すための信号線がハンダ付けされて装置の電装部まで転写上ガイド板表面を長手方向に沿って引き回されている。
【００２６】
以上のように構成され、取り付けられたＳ字型表面性検知センサ１５を用いることにより、搬送されてきた紙の表面性の検知を少なくとも定着工程前に完了して定着制御を切り替えることができるようになるので、ユーザは使用する紙の種類を気にすること無く、且つ、画像不良や不要な電力の消費を招くことなく、装置を使用する事が可能となる。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の構成は基礎検討レベルでは良好な識別性と紙搬送性を示したが、実際に装置内部にこのセンサを組み込んで使用するには未だ不完全な部分があった。図４の各図はこのような実際の使用において生じる不具合を示したものであり、図４（Ａ）からわかるように、実際にプロセスカートリッジを組み込むとセンサの上カバーとカートリッジの現像容器との間の隙間はほとんど無く、１ｍｍ以下であった。この現像容器底とセンサ上カバーの間には装着時のカートリッジの上下方向への揺れを考慮すると最低でも３ｍｍ程度の隙間を確保する必要があるが、センサをこれ以上小型化することは容易ではなく、逆にこのセンサだけのために本体内にスペースを設けることは転写上ガイド板の長手方向全域に渡って余分なスペースを作ることになりスペース効率の低下や装置の大型化を招くため好ましくなく、転写ニップ部と現像ローラの位置関係も最適化されているため変更させたくない。
【００２８】
この現像容器の底とセンサ上カバーの隙間が狭い要因の一つとして、図４（Ｂ）の拡大図に示すように、現像容器の底に設けられた補強リブ４ｅの影響が大きい。この補強リブは現像ローラ４ｂの下部表面と現像容器底板４ｄとの間からトナーが吹き出すことを防止するために設けられている吹き出し防止シート４ｃを現像ローラ表面にローラの長手方向全域に渡って均一に当接させるためにそのシートを支える現像容器底板４ｄに十分な剛性を持たせる必要があることから長手方向に一定間隔で配置されているものであり、この補強リブが無いと底板に撓みが生じやすくなり、部分的に撓んでシートの当接圧が局所的に低下するとそこからトナーが漏れ出すため対策として必要な構成である。
【００２９】
図４（Ｃ）はこのような位置関係を正面側から見たものであるが、紙搬送を偏らせない目的でセンサを通紙域の中央部に設置した場合、現像容器の底に一定間隔で並ぶ補強リブも中央に存在するため更に両者の隙間に余裕がなくなっている。リブの間隔および配置は最適化されているために簡単に変更できず、センサの幅を狭くしてリブの間に設定できれば多少マージンは稼げるが、センサの幅もこれ以上狭くできる余地が無く、無理に狭くできたとしてもやはり装置から着脱可能になっているカートリッジの動作時の揺れを考慮すると左右のリブとの干渉に対しても十分な余裕を確保することは困難である。
【００３０】
このため図４（Ｄ）のように中央の補強リブを切り取って使用してみたが、やはりこの部分の現像容器底板に下方向への撓みが生じ、長時間使用すうるちにこの部分からトナー漏れが発生して装置内部のトナー汚染を招いてしまった。
以上の問題は装置全体を新規設計する場合には、予めセンサのサイズを考慮して内部にスペースを設けておくことで回避は可能であるが、前述のように、プロセスカートリッジの着脱時の揺れまで考慮すると装置内部スペースに大きな無駄を生じるため、装置の小型化の制約となる。一方、最近の製品開発ではコストダウンが重要となっているため、高速機を開発する際にも低速機の基本構成をベースとして部分的な改良を施す設計が主流となっているが、このような場合には新規にこの種のセンサを組み込むことには対応できず、特にプロセスカートリッジを新規に作り変えることは、すでに市場に普及しているカートリッジとの互換性に配慮する必要やコストＵＰの影響が大きくなるため容易ではない。
【００３１】
また、以上のようなスペースの問題のほかに、このセンサを装置に組み込んだ場合、図３（Ｃ）に示したように、そのセンサから検知信号を取り出すための信号線は転写上ガイド板上を長手方向に引き回すことになるが、この転写上ガイド板は転写工程部の前で紙がジャムした場合にはその回転軸９ａを中心として板金先端部を上方に持ち上げてジャム紙を除去する作業が必要となるため、その転写上ガイド板の開閉動作時に板金上に固定されている信号線も上下に動く移動する必要があり、そのために不図示の電装部に接続されている信号線端部にはこの上下動に対応して余分なループを設けておく必要があるとともに、その開閉動作の度にこの信号線端部に機械的ストレスが加わるため、信号線の耐久信頼性を損なうという問題がある。
【００３２】
更に、以上の例ではセンサの信号線を近くに存在する転写上ガイド板に固定することができたが、装置の構成によってはこの転写上ガイド板の無い装置も存在するため、このような装置にこの種のセンサを取り付けるためには、新たにこの紙搬送路と現像容器の底との間にセンサの信号線保持用に部材を追加しなければならず、コストＵＰと更なるスペースの不足を招き、設計が困難となる。
【００３３】
以上の問題は、必ずしも上記のＳ字型表面性検知センサ１５を装置に追加する場合だけの問題ではなく、基本的に手差しトレイと紙カセットの両紙搬送路の合流部の直後に紙からの何らかの情報を検知するセンサを設ける場合には共通の問題である。
【００３４】
即ち、現像容器の底と紙搬送路の間に紙情報検知センサを設けた場合、
・スペース確保が困難であり、無理にスペースを取ろうとするとスペース効率の低下や現像容器の底板の剛性が不足してトナー漏れを招く危険がある。
・センサの信号線を搬送路を横切って引き回す必要が生じ、特にセンサを紙の画像形成面側から作用させなければならないセンサの場合、新たに信号線保持部材を設ける必要が生じ、転写上ガイド板上に設けられる場合でもジャム処理時のガイド板の開閉動作に連動させる必要が生じ、信号線の端部処理が複雑化し、耐久信頼性も低下する。
などの問題が実際の製品使用時には生じうることを考慮しておく必要がある。
【００３５】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、ユーザによる紙種選択設定作業が不要で、如何なる紙が使用されても、良好な定着を効率良く行うことができるような紙情報検知手段を装置内部に弊害無く設置できる画像形成装置を提供することにある。
【００３６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、少なくとも現像装置を備えた着脱可能のプロセスカートリッジを有し、記録材上にトナー像を形成する画像形成装置において、該画像形成装置は記録材の画像形成面側から該記録材の物理的情報を検知する記録材情報検知手段を有し、該記録材情報検知手段は少なくとも前記プロセスカートリッジを装置本体に装着させた状態で該プロセスカートリッジ容器底部と一体化して使用可能になることを特徴とする。
【００３７】
また、前記記録材情報検知手段は装置本体側に設けられ、前記プロセスカートリッジが装置本体に装着された際に前記記録材情報検知手段の収納容器上部と前記プロセスカートリッジ容器底部が組み合わせられて互いの容器の剛性を強化するように一体化することを特徴とする。
【００３８】
また、前記記録材情報検知手段は該記録材情報検知手段の収納容器上部に少なくとも検知信号取り出し用電気接点を有して装置本体側に設けられ、前記プロセスカートリッジは該プロセスカートリッジ容器底部に前記検知信号取り出し用電気接点と電気的接続を可能とする検知信号受け取り用電気接点と、該検知信号受け取り用電気接点から受けとる電気信号を該プロセスカートリッジ容器の底部以外の装置本体内壁との対向面まで引き回す信号線と、該信号線の末端に設けられたカートリッジ側検知信号取り出し用電気接点とを有し、前記対向面の装置本体内壁は本体側検知信号受け取り用電気接点を有しており、前記プロセスカートリッジが前記装置本体に装着された際に前記記録材情報検知手段の収納容器上部と前記プロセスカートリッジ容器底部が組み合わせられて一体化すると同時に各電気接点が全て接続され、前記記録材情報検知手段の検知信号が前記プロセスカートリッジの容器を介して前記装置本体側の信号処理回路部に伝達されることを特徴とする。
【００３９】
また、前記記録材情報検知手段は前記プロセスカートリッジ容器底部に予め一体化して設けられ、前記記録材情報検知手段から受けとる電気信号を該プロセスカートリッジ容器の底部以外の装置本体内壁との対向面まで引き回す信号線と、該信号線の末端に設けられたカートリッジ側検知信号取り出し用電気接点とを有し、前記対向面の装置本体内壁は本体側検知信号受け取り用電気接点を有しており、前記プロセスカートリッジが前記装置本体に装着された際に両電気接点が接続され、前記記録材情報検知手段の検知信号が前記プロセスカートリッジの容器を介して前記装置本体側の信号処理回路部に伝達されることを特徴とする画像形成装置。
【００４０】
また、前記記録材情報検知手段は前記記録材の画像形成面の表面粗さを検知する記録材表面粗さ検知センサであることを特徴とする。
【００４１】
また、前記記録材表面粗さ検知センサは、圧電素子を有するプローブの固定端部を前記記録材表面の走査方向に直角且つ走査平面に平行に配置された固定軸に回転可能に固定し、前記プローブ先端部を該固定軸を中心とした円周方向且つ走査方向と逆方向に加圧する加圧手段を用いて前記記録材表面に当接させながら走査することにより、前記圧電素子部に前記記録材表面の凹凸に応じた強度の振動及び衝撃による歪を誘起して電気信号を発生させ、該電気信号強度差を基に前記記録材表面の表面粗さを識別する接触式表面粗さ検知センサであることを特徴とする。
【００４２】
また、金属板金の先端部を走査方向の側面から見てＳ字型になる様に第１折り曲げ部Ｒ１と第２折り曲げ部Ｒ２の２箇所で折り曲げたＳ字型板金を用い、該Ｓ字型板金の固定端部と第１折り曲げ部の間の平坦部表面に圧電素子を形成したＳ字型プローブであり、該Ｓ字型プローブ先端は走査方向に逆らって記録材表面に食い込む角度で当接されているＳ字型接触式表面粗さ検知センサであることを特徴とする。
【００４３】
また、前記記録材表面粗さ検知センサは、少なくとも前記記録材表面に証明光を照射する光源と、前記記録材表面の反射光を受光する受光素子を有し、該反射光の情報から前記記録材表面の凹凸を推測する光学式表面粗さ検知センサであることを特徴とする。
【００４４】
また、前記記録材情報検知手段は前記記録材の厚さを検知する記録材厚さ検知センサであることを特徴とする。また、前記記録材情報検知手段は前記記録材の静電容量を検知する記録材静電容量検知センサであることを特徴とする。また、前記記録材情報検知手段は前記記録材の先端が装置内部の所定位置を通過するタイミングを検知する記録材先端通過タイミング検知センサであることを特徴とする。
【００４５】
また、前記記録材情報検知手段は前記記録材が透明なＯＨＰ用シートであるか否かを識別するＯＨＰ用シート検知センサであることを特徴とする。
【００４６】
そして、以上の特徴を有する画像形成装置を用いることによって、従来の画像形成装置の定着性に大きく影響していた紙の表面性や熱容量などを事前に検知して適切な制御への切り替えを可能とし、更には装置の小型化やコストダウン、印字精度向上などを実現することができる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００４８】
＜実施の形態１＞
図１（Ａ）〜（Ｄ）は各々本発明の実施の形態１に係るプロセスカートリッジ装着中の周辺部材断面図、プロセスカートリッジ装着後の周辺部材断面図、現像容器底部と表面性検知センサの合体状態断面図、現像容器底部と表面性検知センサの合体状態正面図である。尚、図１（Ａ）において、図３（Ａ）に示したと同一要素には同一符号を付している。
【００４９】
本実施の形態では、図１（Ａ）に示すように、プロセスカートリッジを装置内部の▲１▼の方向に差し込んだ後、▲２▼の方向に押し下げて図１（Ｂ）に示すように感光ドラムと転写ローラが転写ニップを形成してプロセスカートリッジの装置内部への装着を完了させた場合、プロセスカートリッジの現像容器底部に新たに設けられた板厚１ｍｍのセンサ合体用収納部１８にＳ字型表面性検知センサユニット１７の上カバー部の高さを２ｍｍ上げてプローブの可動スペースを拡張するように改良したカートリッジ合体用Ｓ字型表面性検知センサユニット１７’の改良上カバー部１９が組み込まれて図１（Ｃ）及び（Ｄ）の両拡大図に示すように、両者が密着してプロセスカートリッジとセンサが一体化するように構成されており、従ってカートリッジの少なくとも現像容器中央部の底部の高さはセンサの上カバーの高さによって最終的に確定される構成となっている。
【００５０】
以上の構成により、従来のように両者の距離を確保するためにスペース効率の悪い設計変更やカートリッジ容器の強度を義性にすること無く、積極的に両者を接触させることにより、カートリッジ側に対しては補強リブを減らした現像容器底部の強度をセンサの上カバー容器で補強するとともにこのセンサ容器を介し最終的にセンサを保持している転写上ガイド板によって下から支えられるように成るため、現像容器底部の撓みは確実に防止されるようになる。一方、センサ側においても、上方及び横方向へのスペースマージンを広げることが容易となり、従来の狭いスペースに組み込むために無理にセンサを小型化することなく、センサの適切なサイズや検知動作に必要なスペースの確保が容易となり、また、センサ容器がカートリッジによって上からに押さえこまれて固定されるためセンサ取り付け部のガタツキが無くなり、万一装置内部に不要な振動が発生してもセンサへの影響が抑制されるので、このような検知に関係しない不要なノイズ振動による検知精度の低下を防止できる。
【００５１】
以上の構成において、カートリッジ側のセンサ収納部とセンサ側の上カバーの材質としてはカートリッジの着脱時に両者の着脱も容易となるように、各表面の滑り性の良好な樹脂を用いることが好ましく、本実施の形態ではＰＯＭを使用している。
【００５２】
＜実施の形態２＞
図５（Ａ），（Ｂ）は各々本発明の実施の形態２を示す現像容器底部と表面性検知センサの合体状態断面図、現像容器底部と表面性検知センサの合体状態正面図である。尚、図５（Ａ），（Ｂ）において、図１（Ｃ），（Ｄ）に示したと同一要素には同一符号を付している。
【００５３】
本実施の形態では、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、実施の形態１とほぼ同一構成を用いつつ、実施の形態１のセンサ合体用収納部１８と改良上カバー部１９の間に新たにＪｉｓＡ硬度５°のシート状低硬度ゴムを用いた弾性層２０を設けている。
【００５４】
本構成により、カートリッジ装着時に多少乱暴な取り扱いをされても現像容器底部やセンサ上カバー部を傷つけたり、変形させたりするような機械的ダメージが発生することを防止できるようになり、また、万一両部材の取り付け位置に多少の誤差が生じたとしてもそれを修正して両者を密着させることが容易となる。
【００５５】
尚、上記弾性層はセンサ収納部側とセンサ上カバー側のいずれの表面に形成しても良いが、表面に露出し難いセンサ収納部の内面に形成することが好ましく、その際、収納部の板厚はほぼこの弾性層分だけ薄くしなければならないので、本実施例では収納部の板厚を元の厚さから半減して０．５ｍｍとし、ゴム厚は組み合わせ時のつぶれ量を考慮して０．６ｍｍとして使用した。尚、本実施の形態では弾性材としてゴムを用いたが、他のモルトプレンや衝撃吸収ゲルなどの緩衝材を用いても良いことは言うまでも無い。
【００５６】
＜実施の形態３＞
図６（Ａ）〜（Ｄ）は各々本発明の実施の形態３を示す現像容器底部と表面性検知センサの合体状態正面図、表面性検知センサの上面透視図、プロセスカートリッジ装着後の周辺部材断面図、プロセスカートリッジ装着後の周辺部材給紙側正面図である。尚、図６（Ａ）〜（Ｄ）において、図１の各図に示したと同一要素には同一符号を付している。
【００５７】
本実施の形態では、図６（Ａ）に示すように、実施の形態２とほぼ同一形状のセンサ及び現像容器を用いつつ、センサの上カバー左右両側面部に図６（Ｂ）に示すように、センサにハンダ付けされてセンサケース内部を引き回された信号線を接続したセンサ信号取り出し電極２１が設けられた電極付き上カバー１９’と、更にこれらの電極と電気的接続を行うためのセンサ信号受け取り接点２２が現像容器底部のセンサ収納部の左右内壁部に設けられた接点付き収納部２３、これらのカートリッジ側に設けられた電気接点から信号線が図６（Ｃ）及び（Ｄ）に示すようにカートリッジ上信号線２４として現像容器の底部壁面上に形成され、この容器の壁に沿って紙搬送路を横切るように装置本体の側面内壁部２６に面する位置まで引き回され、最後にこのカートリッジ容器側面の壁に形成されているカートリッジ上信号取り出し電極２５に接続されている信号線付きカートリッジ１１’で構成されている。更に、これらのカートリッジ上信号取り出し電極は対向する装置本体の側面内壁面上に形成されている本体側信号受け取り接点２５’にカートリッジ装着と同時に接続され、これらの接点から本体内部の電装部に引き回されている。
【００５８】
以上のようにして、センサが検知した識別信号は一旦、装着されているプロセスカートリッジを介してその信号を装置本体側に伝達するようになるため、本実施の形態の構成を用いることによりセンサの信号線を転写上ガイド板上に引き回す必要が無くなり、開閉動作を行う転写上ガイド板の端部から信号線を装置内部の電装部に引き回すための余分な信号線のループを設けたり、そこから生じやすくなる信号線の劣化や破損を回避でき、耐久信頼性を向上できるようになる。
【００５９】
また、本構成を用いる事により、プロセスカートリッジが的確に装着されていないと信号線の接続不良を招く為、逆に装置の立ち上げ初期の機能チェック時にこのセンサ信号線の接続状態を診断することでプロセスカートリッジが的確に装着されているかいないかの診断を行う事も可能となる。
【００６０】
＜実施の形態４＞
図７（Ａ），（Ｂ）は各々本発明の実施の形態４を示すプロセスカートリッジ装着中の周辺部材断面図、プロセスカートリッジ装着後の周辺部材断面図である。尚、図７（Ａ），（Ｂ）において、図６（Ｃ）に示したと同一要素には同一符号を付している。
【００６１】
本実施の形態では、実施の形態１と同様にして、図７（Ａ）に示すようにプロセスカートリッジを装置内部の▲１▼の方向に差し込んだ後、▲２▼の方向に押し下げて図７（Ｂ）に示すように感光ドラムと転写ローラが転写ニップを形成してプロセスカートリッジの装置内部への装着を完了させた場合に、図７（Ａ）に示すように、本体装着前の状態においてすでにプロセスカートリッジの現像容器の底部にカートリッジ内臓型表面性検知センサ２７が一体化されたセンサ内臓型カートリッジ１１”を用いており、実施の形態６と同様にセンサの信号線と電極もカートリッジ容器表面に形成されており、装着時に本体内壁面に設けられた接点に接続されるとともに、カートリッジの左右側面部の本体内壁面にはセンサ容器部分が転写上ガイド板に予め開けられている穴を通過して走査面上にプローブ先端部が適切な角度及び当接圧で当接されるようにカートリッジ下端位置を規制する不図示の規制部材も形成されている。
【００６２】
本実施の形態の構成を用いる事により、前述の各実施の形態に対して更に、スペース効率の向上：現像容器の底板とセンサの上カバーを一体成型する事で各容器に必要な板厚を半減できるうえ、双方の取り付け位置マージンを見込む必要も無くなるため更に小型化が可能となる。
【００６３】
非装着時の現像容器の剛性向上：前述の各実施の形態ではカートリッジを本体に装着することで現像容器底部の剛性を確保していたため、ジャム処理時など一度開封されたカートリッジを本体から取り出した場合のカートリッジ取り扱い方によってはトナー漏れを招く危険性があったが、本実施の形態の構成ではカートリッジ単体で十分な剛性を確保できるのでジャム処理時の取り扱いも容易となる。
【００６４】
電気的接続の信頼性向上：本実施の形態では電気接点はカートリッジ側と本体側の接点の一箇所に減らすことが可能となるため、接点の耐久劣化などに起因する不具合の発生確率を半減できる。
【００６５】
センサの交換性向上及びコストダウン：本実施の形態の構成ではカートリッジ交換と同時にセンサの交換が可能となるので、ユーザに余分な手間を強いる事を無くす事ができ、センサの寿命を本体寿命に一致させる方式で構成した場合に比べてセンサの耐久強度確保のための強化対策分のコストが不要となるのでより安価な装置本体を実現できる。
等の利点が増えるためより有利な構成となる。
【００６６】
尚、プロセスカートリッジの感光ドラム露出面には通常カートリッジを装置外部で取り扱う際に感光ドラム表面を外部の光から保護するための不図示のドラムシャッターと呼ばれる遮光部材が設けられ、装置本体にカートリッジを装着する際にこの遮光部材は本体内壁に設けられた突起部の作用により装着とともに現像容器の下に移動して感光ドラムを転写ローラ部に当接可能にするように工夫されているが、本実施の形態ではカートリッジ非装着時のこの遮光部材をセンサの露出位置まで延長してセンサ表面の保護部材を兼ねるよう２設計している。
【００６７】
＜実施の形態５＞
図８（Ａ）、（Ｂ）は各々本発明の実施の形態５を示すプロセスカートリッジ装着後の周辺部材断面図、ＯＨＰ用紙識別兼用光学式表面粗さセンサ構成概念図である。尚、図８（Ａ）において、図６（Ｃ）に示したと同一要素には同一符号を付している。
【００６８】
本実施の形態では、図８（Ａ）に示すように、表面粗さ検知用のセンサとして非接触検知が可能な光学式表面粗さセンサ２８を用いており、実施の形態３とほぼ同一構成でセンサの出力信号をプロセスカートリッジを介して本体内部の信号処理部に接続する構成を用いている。
【００６９】
但し、本実施の形態では図８（Ｂ）に示すようにＬＥＤなどを用いた少なくとも１つの光源２８ａと反射光の情報を受け取るためのフォトセンサ２８ｂ及びそのセンサの駆動と必要最小限の信号処理を施すための回路基盤２８ｃを必要とするため、その電源ラインも信号線とともにカートリッジ表面を引き回した電源ライン併設信号線２４’が形成されている。
【００７０】
尚、上記の光学式表面粗さセンサの測定原理には複数の方式が存在するが、基本的には紙表面に対して光を斜めに照射し、紙表面で反射された反射光をフィルターを介して乱反射光と正反射光に分離した結果をフォトダイオードやＰＳＤなどの受光素子で検出してその比率の差を基に表面粗さ（紙の光沢度）を推測する反射光成分分析方式と、単純に受光素子としてエリアセンサを用い、撮影した紙表面の画像データの中から表面の凹凸に応じて斜め照射光によって生じる明部と暗部の濃淡の比率を算出した結果を基に表面粗さを推測する画像データ解析方式などに大別できるが、いずれの方式においてもセンサの受光面と紙表面との距離を長く取ると検出制度が低下しやすくなる点では一致しており、光学系の構成にもよるが通常のセンサでは測定面と受光面間距離を１ｍｍ以下に収める必要があるため、センサの取り付けには高い精度が求められそれに伴って検知中の距離の変動も極力押さえる必要が有る。一方、光源の光量変動も誤検知を招く要因となるため長期間安定した光量を維持できる光源が不可欠となる。また、これらの方式では構成要素が多く且つ単価の高い部品を用いざるを得ないため、１台の装置内に複数のセンサを設ける事は現実的ではなく、やはりカセット給紙と手差し給紙の両方の紙に対応可能な位置に設定せざるを得ず且つ上記のように測定面に近接配置可能で受光部や光源の設定位置が変動しないような剛性の高い固定方法として本発明のようにプロセスカートリッジと一体化して固定する方法は適している。
【００７１】
また、本実施の形態では光学式表面粗さセンサを本体側に設け、信号線及び電源ラインをカートリッジを介して本体内部の電装部に接続する方式を用いたが、実施の形態４の接触式センサと同様にカートリッジ側にセンサを一体化し、カートリッジ交換と同時に交換する方式に用いても良いことは言うまでも無く、その場合には長期間使用しつづけた場合の光学系のトナーや紙粉よる汚染や光源の劣化による誤検知の危険を回避しやすくなり、このような場合の保守点検作業もカートリッジを取り出すだけで容易に行うことができるようになる。
【００７２】
尚、光学式表面粗さセンサは一般に紙表面にコーティング層を形成された光沢紙などの特殊な紙と普通紙との識別には適しているが、普通紙の中のラフ紙と平滑紙の識別性では前記接触式センサには劣っており、コストも高く成り易いが、光学式であることを用いて下地の走査面に通常の紙表面とのコントラストが高くなる黒色のような濃い色を着色しておくことでＯＨＰ用紙などの透明な記録材を通常の紙と区別することにも応用できる方式である。
【００７３】
＜実施の形態６＞
図９（Ａ）、（Ｂ）は各々本発明の実施の形態６を示すプロセスカートリッジ装着後の周辺部材断面図、接触式紙厚センサ構成概念図である。尚、図９（Ａ）において、図６（Ｃ）に示したと同一要素には同一符号を付している。
【００７４】
本実施の形態では、図９（Ａ）に示すように、紙の情報を検知するセンサとして紙厚検知を行うための相互インダクタンス検出式変位センサ２９を用いており、このセンサはより詳細には図９（Ｂ）に示すように可動コア２９ａを有し、カートリッジと合体する上半分の可動コア部と、コイルコア２９ａ’を有し、転写下ガイドの下に埋設されている下半分のコイル部の２つの部品に大別される。上半分の可動コア部は、滑らかな曲面で構成された下端面を紙搬送路に露出している重さ３０〜５０ｇの鉄製の可動コア２９ａがセンサケース内部に設けられ、可動コアが紙に押されて前後左右にずれること防止する上下動ガイド２９ｃで囲まれ、円柱状に加工された可動コア上端部はやはり可動コアの前後左右方向への変動を抑制するための位置決め用バネ２９ｂに接続されている。このとき可動コアはほぼその自重だけで走査面に加圧当接されており、位置決め用バネのバネ圧ほとんど作用していないので可動コアの上下動は不要な振動を生じることなく通紙されてくる紙の厚みに応じて変位し、紙が無くなると速やかに元の位置に戻る事ができる。一方、下半分のコイル部はフェライトで構成されている同一コア２９’ａに１次コイル２９’ｂと２次コイル２９’ｃが巻かれており、１次コイル側に発振器で作成した交流信号を入力した際に２次コイル側に誘起される信号を検出する回路が接続されている。
【００７５】
上記の紙厚センサの測定原理としては、走査面に当接されている可動コアに紙が搬送されて紙によって可動コアが上方向に紙厚分だけ押上げられた際に、コイル側コアと可動コアとの距離が変化した分に応じてコイルに作用する相互インダクタンスが変化するため、２次コイル側の信号にインダクタンスの変動分の変化が発生する事を利用して紙厚を相対的に識別する方式を用いている。このため、可動コア部に不要な振動や揺れが生じると正確な識別が困難となるので、本実施の形態のようにプロセスカートリッジによって上から押さえつけられ、カートリッジと一体化して固定されることにより、狭いスペースで且つ紙搬送路の中央部という支持部材の少ない不安定な位置にも関わらず、高い剛性を確保してセンサを固定する事ができ、高精度の紙厚検知が可能となる。
また、本実施の形態では可動コア部を本体側の転写上ガイド板上に設けているが、可動コア部自体は材料も比較的安価で構成も単純なため、実施の形態４の接触式センサと同様にカートリッジ側に可動コア部を一体化し、カートリッジ交換と同時に交換する方式を用いても良いことは言うまでも無く、その場合には長期間使用しつづけた場合の可動コア表面の紙による削れやトナーや紙粉の汚染による誤検知の危険を回避しやすくなり、このような場合の保守点検作業もカートリッジを取り出すだけで容易に行うことができるようになる。
【００７６】
＜実施の形態７＞
図１０（Ａ）、（Ｂ）は各々本発明の実施の形態７を示すプロセスカートリッジ装着後の周辺部材断面図、接触式紙厚センサ構成概念図である。尚、図１０（Ａ）において、図６（Ｃ）に示したと同一要素には同一符号を付している。
【００７７】
本実施の形態では、図１０（Ａ）に示すように、紙の情報を検知するセンサとして紙厚検知を行うための一体型相互インダクタンス検出式変位センサ３０を用いており、このセンサは実施の形態６の上下２対構成の紙厚センサを小型薄型化して紙搬送路の上側に一体化したものであり、これに伴ってプロセスカートリッジの容器表面には実施の形態４と同様に信号線が形成されているが、本実施の形態ではこの信号線はセンサの出力信号のみではなく１次コイル用の入力信号線も形成された入出力信号線２４”が形成されている。図１０（Ｂ）の拡大図に示すように、可動コア部の構成はほぼ実施の形態６と同一でその上方向に薄型コイルコア３０ａ、薄型１次コイル３０ｂ、薄型２次コイル３０ｃで構成された薄型コイル部が配置されている。但し、このときの可動コアの円筒部に接続されている位置決め用バネは非磁性であることが必要となるためここでは樹脂製位置決めバネ２９ｂ’を用いている。
【００７８】
上記の紙厚センサの測定原理は、実施の形態６と全く同一であるが、本実施の形態ではコイル部を搬送路の上側に設けたうえ信号線をカートリッジ容器を介して接続できるようにしたため、実施の形態６のように走査面である転写下ガイド板に穴を明けてコイル部を埋め込む必要が無くなるため、装置の小型化や電装部の配置の自由度を促進できるようになる。
【００７９】
また、本実施の形態においてもはセンサ全体を本体側の転写上ガイド板上に設けているが、やはり、実施の形態４の接触式センサと同様にカートリッジ側に可動コア部を一体化し、カートリッジ交換と同時に交換する方式を用いても良いことは言うまでも無く、その場合にはコイル部の損傷や消耗はほとんど発生しないと考えて良いため、回収した廃カートリッジの可動コア部のみを交換して再利用する事でコストを軽減することもでき、長期間使用しつづけた場合の可動コア表面の紙による削れやトナーや紙粉の汚染による誤検知の危険を回避しやすくなり、このような場合の保守点検作業もカートリッジを取り出すだけで容易に行うことができるようになる。
【００８０】
＜実施の形態８＞
図１１（Ａ）、（Ｂ）は各々本発明の実施の形態８を示すプロセスカートリッジ装着後の周辺部材断面図、静電容量検知センサ構成概念図である。尚、図１１（Ａ）において、図６（Ｃ）に示したと同一要素には同一符号を付している。
【００８１】
本実施の形態では、図１１（Ａ）に示すように、紙の情報を検知するセンサとして紙の熱容量との相関が高い静電容量の検知を行うための静電容量センサ３１を用いており、このセンサは図１１（Ｂ）に示すように転写上ガイド板側に形成された上電極板３１ａと走査面側に形成された下電極板３１ｂの間に紙が侵入してしてきたときの両電極間の静電容量の変化を静電容量検出回路３１ｃで検出して、カートリッジ上に配線された信号線を介して装置本体の電装部の制御部に伝達されるようになっている。尚、この静電容量検出回路部を装置本体の電装部に設け、電極板だけを紙搬送路の上下に対向配置するだけの構成にしてセンサ部をより小型化することも可能であるが、その際にはカートリッジ上を配線される信号線に外部の電磁ノイズの影響が及ばないように十分なシールド処理を施しておく必要がある。
【００８２】
また、上記構成では少なくとも上電極板は紙と非接触に配置され、紙と空気の合成容量を検出する構成になっているが、このいわゆるエアーギャップ部の静電容量の影響を排除したい場合には実施の形態５の可動コアのように上電極板を紙厚に応じて上下に変位可能な構成にし、紙表面と電極板間のエアーギャップを設けずに純粋に紙の静電容量の変化のみを検出することも可能である。但しこの場合、吸湿した紙によって電極板の電荷がリークする事を防止するために電極板の表面には絶縁層を設けておく必要がある。
【００８３】
また、本実施の形態においてもやはり、実施の形態４の接触式センサと同様にカートリッジ側に上電極及び静電容量検出回路又は上電極のみを一体化し、カートリッジ交換と同時に交換する方式を用いても良いことは言うまでも無く、とくに後者の場合には電極板と収納ケースのみの簡易な構成となるので、回収した廃カートリッジの上電極部のみを交換して再利用する事でコストを軽減することもでき、長期間使用しつづけた場合の上電極表面の紙による削れやトナーや紙粉の汚染による誤検知の危険を回避しやすくなり、このような場合の保守点検作業もカートリッジを取り出すだけで容易に行うことができるようになる。
【００８４】
＜実施の形態９＞
図１２（Ａ）、（Ｂ）は各々本発明の実施の形態９を示すプロセスカートリッジ装着後の周辺部材断面図、紙先端検知センサ構成概念図である。尚、図１２（Ａ）において、図７（Ａ）に示したと同一要素には同一符号を付している。
【００８５】
本実施の形態では、図１２（Ａ）に示すように、紙の情報を検知するセンサとして給紙部から搬送されてくる紙の先端が所定の位置をどのようなタイミングで通過するかを知るための紙先端検知センサ３２をプロセスカートリッジと一体形成して用いている。このセンサは一般にフォトインタラプタと呼ばれるタイプのセンサで、図１１（Ｂ）に示すように不図示の加圧手段を用いて走査面に１０ｇ〜３０ｇ程度の当接圧で先端部を当接されている紙先端検知アーム３２ａと、このアームを回転支持するアーム回転軸３２ｂ、アームの後端に形成されたフラグ３２ｃで構成される回転アーム部と、このフラグの回転軌道上に設定された遮光スイッチ３２ｄからなる遮光検出部で構成されており、この遮光スイッチは同図の紙面に垂直な方向にＬＥＤなどを用いた不図示の発光部とこの発光部から上記フラグが通過可能な距離だけ間隙をおいて対向配置されたフォトダイオードなどを用いた不図示の受光素子が各々設けられており、紙先端部が上記アーム先端部を押しのけた際に生じるアームの回転で下方に下がったフラグ部が遮光スイッチ部を遮光した際に生じる電気信号の変化を元に紙先端がこの位置を通過した瞬間を装置本体の制御に知らせ、転写ニップ部にてこの紙の印字領域に正確に画像が転写されるように感光ドラム上への画像形成開始タイミングが決定されるようになっている。
【００８６】
従来の装置ではこの紙先端検知センサは、やはり手差し給紙部とカセット給紙部の紙搬送路の合流部直後の位置の本体側に設けられ、搬送路の下に検出部全体を埋め込んでアーム先端部のみを搬送路上に突き出すような構成で使用されており、このような従来構成では紙先端検知センサとカートリッジ側の感光ドラム（ドラム中心）間の距離はカートリッジ装着時の装着位置のズレによってバラツキが生じやすく、センサが紙先端を検知してから画像形成を開始するまでの時間にもバラツキが生じる危険性があり、カートリッジと本体の個体差の組み合わせによっては画像の書き出し位置のズレが明確に認識できる場合もあったが、本実施の形態ではこのセンサ部と感光ドラムは同一カートリッジに一体化されて製造されるため、感光ドラム（ドラム中心）とセンサ先端部の距離は高精度に管理することが可能となり、尚且つカートリッジと本体の装着位置のズレは検知精度と無関係となるのでこのような画像の書き出し位置ズレのような不具合を排除でき、印字位置精度の高い画像形成が可能となる。
【００８７】
尚、上記構成では紙先端位置の検出手段として安価で実績のあるフォトインタラプタ型のセンサを用いたが、前述の各実施の形態に用いた表面粗さセンサや紙厚センサ及び静電容量センサ等の各センサを用いても紙先端位置の検出は可能であり、これらの各センサの機能に紙先端検出機能を兼用させて用いることも可能である。
【００８８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、少なくとも現像装置を備えた着脱可能のプロセスカートリッジを有し、記録材上にトナー像を形成する画像形成装置において、記録材の物理的情報を画像形成面側から検知する記録材情報検知手段を少なくとも前記プロセスカートリッジを装置本体に装着させた状態で該プロセスカートリッジ容器底部と一体化して使用可能になるようにしたので、検知手段の取り付けスペース効率を改善でき、更に取りけた状態でプロセスカートリッジ容器底部と検知手段保持部材の双方の剛性を高められるので安定した画像形成と記録材情報検知が両立できる。また、カートリッジ上に信号配線を設けることで検知信号をカートリッジを介して本体側に伝達可能として配線の引き回しの複雑化や耐久信頼性を向上でき、更に検知手段をカートリッジ側に一体形成する事で更なる剛性確保とスペース効率の改善が可能となり、検知手段に長期間の耐久性を付与する必要も無くなるため、検知手段のコストダウンも促進でき、検知手段の保守点検作業もカートリッジの取り外しだけで簡単に処理できるようになるうえ、このように検知部とカートリッジを一体製造する事で検知手段と画像形成部の位置関係をより精密に管理できるようになるので、検知手段を紙先端検知に応用した場合の記録材上への画像形成位置精度も向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の実施の形態１に係るプロセスカートリッジ装着中の周辺部材断面図、（Ｂ）はプロセスカートリッジ装着後の周辺部材断面図、（Ｃ）は現像容器底部と表面性検知センサの合体状態断面図、（Ｄ）は現像容器底部と表面性検知センサの合体状態正面図である。
【図２】従来の電子写真方式の画像形成装置の断面図である。
【図３】（Ａ）は従来のＳ字型表面性検知センサの設置状態断面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は従来のＳ字型表面性検知センサの上カバーをはずした設置状態上面図である。
【図４】（Ａ）は従来構成のプロセスカートリッジ装着後の周辺部材断面図、（Ｂ）は従来構成の現像容器底部と表面性検知センサの合体状態断面図、（Ｃ）は従来構成の現像容器底部と表面性検知センサの合体状態正面図、（Ｄ）は従来構成を改造した現像容器底部をと表面性検知センサの合体状態正面図である。
【図５】（Ａ）は本発明の実施の形態２に係る現像容器底部と表面性検知センサの合体状態断面図、（Ｂ）は現像容器底部と表面性検知センサの合体状態正面図、である。
【図６】（Ａ）は本発明の実施の形態３に係る現像容器底部と表面性検知センサの合体状態正面図、（Ｂ）はセンサの上面透視図、（Ｃ）はプロセスカートリッジ装着後の周辺部材断面図、（Ｄ）は給紙側から見たプロセスカートリッジ装着後の周辺部材正面図である。
【図７】（Ａ）は本発明の実施の形態４に係るプロセスカートリッジ装着中の周辺部材断面図、（Ｂ）はプロセスカートリッジ装着後の周辺部材断面図である。
【図８】（Ａ）は本発明の実施の形態５に係るプロセスカートリッジ装着後の周辺部材断面図、（Ｂ）はセンサ構成説明図である。
【図９】（Ａ）は本発明の実施の形態６に係るプロセスカートリッジ装着後の周辺部材断面図、（Ｂ）はセンサ構成説明図である。
【図１０】（Ａ）は本発明の実施の形態７に係るプロセスカートリッジ装着後の周辺部材断面図、（Ｂ）はセンサ構成説明図である。
【図１１】（Ａ）は本発明の実施の形態８に係るプロセスカートリッジ装着後の周辺部材断面図、（Ｂ）はセンサ構成説明図である。
【図１２】（Ａ）は本発明の実施の形態９に係るプロセスカートリッジ装着後の周辺部材断面図、（Ｂ）はセンサ構成説明図である。
【符号の説明】
１　　　　　帯電ローラ
２　　　　　感光ドラム
３　　　　　露光手段
４　　　　　現像器
５　　　　　トナー
７　　　　　記録材
１０　　　　転写ローラ
１２　　　　定着器
１５　　　　Ｓ字型表面性検知センサ
１５ｃ　　　プローブホルダー
１５ｃ’　　ストッパー突起
１５ｅ　　　プローブ回転軸
１５ｆ　　　軸受け
１６　　　　センサケース
１６ａ　　　センサケース上カバー
１６ｂ　　　前方ガイドリブ
１６ｃ　　　後方ガイドリブ
１６ｄ　　　サイドガイドリブ
１７　　　　Ｓ字型表面性検知センサユニット
１７’　　　カートリッジ合体用Ｓ字型表面性検知センサユニット
１８　　　　センサ合体用収納部
１９　　　　改良上カバー
１９’　　　電極付き上カバー
２０　　　　弾性層
２１　　　　センサ信号取り出し用電極
２２　　　　センサ信号受け取り接点
２４　　　　カートリッジ上信号線
２５　　　　カートリッジ上信号取り出し電極
２５’　　　本体側信号受け取り接点
２７　　　　カートリッジ内臓型表面性検知センサ
２８　　　　光学式表面粗さセンサ
２８ａ　　　光源
２９　　　　相互インダクタンス検出式変位センサ
２９ａ　　　可動コア
２９ｂ　　　位置決め用バネ
２９ｃ　　　上下動ガイド
２９’ａ　　コイルコア
２９’ｂ　　１次コイル
２９’ｃ　　２次コイル
２９ａ　　　可動コア
２９ｂ　　　位置決め用バネ
２９ｃ　　　上下動ガイド
３１　　　　静電容量センサ
３１ａ　　　上電極板
３１ｂ　　　下電極板
３１ｃ　　　静電容量検出回路
３２　　　　紙先端検知センサ
３２ａ　　　紙先端検知アーム
３２ｂ　　　アーム回転軸
３２ｃ　　　フラグ
３２ｄ　　　遮光スイッチ
【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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