(57)【要約】【課題】  簡易な構成によって、記録媒体の検知を高精度に維持することを可能とする。【解決手段】装置本体部１に対して着脱可能なプロセスユニットＰＵに媒体検知手段７の少なくとも検知作動部７ｂを設けることによって、媒体検知手段７において摩耗を生じやすい検知作動部７ｂをプロセスユニットＰＵの交換ごとに新品の状態に維持し、その検知作動部７ｂに対する特別なメンテナンス作業を不要とするとともに、検知作動部７ｂを高価な材質で作成する必要をなくし、画像形成装置の製造および維持が低廉に行われるように構成したもの。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に画像を形成する電子写真感光体と、その電子写真感光体に作用する少なくとも１つの画像形成手段とが、共通のユニット枠体の内部に一体的に配置されたものであって、画像形成装置に対して着脱可能に構成されたプロセスユニットにおいて、
前記ユニット枠体には、前記記録媒体の搬送に従って動作する検知作動部を有する媒体検知手段のうちの少なくとも前記検知作動部が取り付けられていることを特徴とするプロセスユニット。
【請求項２】
前記媒体検知手段の検知作動部が、プロセスユニットの取り出し時において保護カバーにより格納されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のプロセスユニット。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載されたプロセスユニットを着脱可能に備えたものものであって、
前記媒体検知手段は、前記検知作動部の動作を検知して信号を発生する検知信号発生部を有し、その検知信号発生部が、装置本体部側に設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記媒体検知手段は、前記プロセスユニットの装着の有無を検知するセンサーを兼用するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記装置本体部に対する前記プロセスユニットの装着を検知したときに画像形成動作を正常に行える状態に整えるための準備動作を実行する準備動作制御手段と、
前記準備動作中に前記媒体検知手段の検知作動部の有無を検知するセンサー有無検知手段と、
そのセンサー無検知手段の検知結果に応じて画像形成動作を制御する主制御手段と、
を備えていることを特徴とする請求項３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、電子写真方式を採用して画像記録媒体に画像を形成するプロセスユニットおよび画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式を採用した複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置においては、トナー画像を形成される紙等の記録媒体を像担持体まで確実に給送・搬送する必要があるとともに、トナー画像を転写定着された記録媒体の排出等を確実に行う必要がある。そのため、給送・搬送・排出の各経路上には、記録媒体の給送・搬送・排出が確実に行われていることを確認するための媒体検知手段（シート検知手段）が複数配置されている。
【０００３】
媒体検知手段は、例えば、紙等の記録媒体が通過する際に当該記録媒体の先端により押圧されて揺動するセンサーフラグ等からなる検知作動部を備えているとともに、そのセンサーフラグ等からなる検知作動部の動作によりオン／オフして記録媒体の検知信号を発生するフォトインタラプタ等からなる検知信号発生部を備えている。検知作動部としてのセンサーフラグには、通常、スプリング等の付勢手段が付設されており、その付勢手段から付与される復帰力によって記録媒体が通過した後にセンサーフラグが揺動前の位置に復帰されるようになっている。
【０００４】
上述したように複数配置された媒体検知手段の中でも、特にトナー像を担持する像担持体の直前に配置された媒体検知手段（トップセンサー）は、像担持体側に形成されたトナー像の位置に対して記録媒体の先端位置を正確に位置合せするための重要な検知を行うものであることから高いセンサー精度が要求される。このようにセンサー精度を上げるにあたっては、一般的に、上述した検知作動部としてのセンサーフラグに付設された付勢手段の復帰力、例えばスプリングの弾性力を強くして応答性を高めるようにしており、それによって低コストで検出精度を高めるようにしている。
【０００５】
しかしながら、このような従来の構成では、常時強い復帰力を受けているセンサーフラグの先端部分が記録媒体との摺擦によって摩耗しやい状況となっている。センサーフラグに摩耗を生じると、その分、検出誤差が発生してしまい、例えば上述したトップセンサーにおいては、画像の書き出し位置がずれてしまい、いわゆる画像の先端ズレ現象などの発生原因になる。このように、特に検出精度を要求される部位に配置されたセンサーフラグ等の検知作動部は、通常の材質では装置全体の寿命まで継続使用することができないことが多いため、センサーフラグ等の検知作動部に対するメンテナンス作業を定期的に行って部品交換を行ったり、硬質な材料を採用して製造することが行われているが、いずれにしてもコストアップの原因になっている。
【０００６】
一方、例えば下記の特許文献１等においては、上述したような記録媒体に対する検出誤差を補正するように記録媒体の搬送タイミングや画像書き出し位置を変えて画像形成位置の調整（レジ調整）を行う装置が提案されている。しかしながら、このような提案装置では、装置全体が高価になってしまう上に、使用頻度が高くセンサーフラグ等の検知作動部の摩耗が大きい画像形成装置に対しては調整量の範囲を超えてしまうこともあり、良好な画像形成動作を確保するためには従来と同様なメンテナンス作業や部品の交換などが必要になる場合がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２６６８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、簡易な構成で記録媒体の検知を高精度に行うことができるようにした画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明にかかるプロセスユニットでは、記録媒体に画像を形成する電子写真感光体と、その電子写真感光体に作用する少なくとも１つの画像形成手段とが、共通のユニット枠体の内部に一体的に配置されたものであって、画像形成装置に対して着脱可能に構成されたプロセスユニットにおいて、前記ユニット枠体には、前記記録媒体の搬送に従って動作する検知作動部を有する媒体検知手段のうちの少なくとも前記検知作動部が取り付けられている。
【００１０】
このような構成にかかるプロセスユニットによれば、媒体検知手段において摩耗を生じやすい検知作動部が、プロセスユニットの交換ごとに新品の状態に維持されることになるため、当該検知作動部に対する特別なメンテナンス作業が不要となるとともに、検知作動部を高価な材質で作成する必要がなくなるため、画像形成装置の製造および維持が低廉に行われるようになっている。
【００１１】
また、本発明にかかるプロセスユニットでは、前記媒体検知手段の検知作動部が、プロセスユニットの取り出し時において保護カバーにより格納されるように構成されている。
【００１２】
このような構成を有するプロセスユニットによれば、装置本体部からプロセスユニットの取り外した後における当該プロセスユニット自体の取り扱い時に、そのプロセスユニットに設けられた媒体検知手段の検知作動部に対する破損等が防止または軽減されるようになっている。
【００１３】
また、本発明にかかる画像形成装置では、前記プロセスユニットを着脱可能に備えたものであって、前記媒体検知手段は、前記検知作動部の動作を検知して信号を発生する検知信号発生部を有し、当該検知信号発生部が前記装置本体部側に設けられている。
【００１４】
このような構成を有する画像形成装置によれば、媒体検知手段のうち、摩耗を生じやすい検知作動部のみが交換されるとともに、基本的には交換不要な検知信号発生部がそのまま継続的に使用されることから、一層の低廉化が図られるようになっている。
【００１５】
また、本発明にかかる画像形成装置では、前記装置本体部に対する前記プロセスユニットの装着を検知したときに画像形成動作を正常に行える状態に整えるための準備動作を実行する準備動作制御手段と、前記準備動作中に前記媒体検知手段の検知作動部の有無を検知するセンサー有無検知手段と、そのセンサー無検知手段の検知結果に応じて画像形成動作を制御する主制御手段と、を備えている。
【００１６】
このような構成を有する画像形成装置によれば、媒体検知手段が故障等により正常に作動していない場合であっても、媒体検知手段の検知作動部の有無が検知されることによって、プロセスユニットが正常に装着されていないときには画像形成動作が準備動作段階より先に進められることがなくなる。
【発明の効果】
【００１７】
以上述べたように本発明にかかるプロセスユニットおよび画像形成装置は、装置本体部に対して着脱可能なプロセスユニットに媒体検知手段の少なくとも検知作動部を設けることによって、検知作動部に対する特別なメンテナンス作業を不要とするとともに、検知作動部を高価な材質で作成する必要をなくして、画像形成装置の製造および維持が低廉に行われるように構成したものであるから、簡易な構成で記録媒体の検知を高精度に行うことができ、画像形成装置の信頼性を容易かつ低廉に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を複写機に適用した実施形態を図面に基づいて詳細に説明するが、それに先立って、まず図１および図２に示された画像形成装置としての複写機の全体構造を説明する。
【００１９】
図１において、装置本体部１の上端位置には原稿を読み取るスキャナユニット２が配置されている。このスキャナユニット２の全体は、図３に示されているように装置正面に向かった場合の左方側にスライド可能となるように構成されており、当該スキャナユニット２を開放した状態で、プロセスユニット（トナーカートリッジ）ＰＵが後述するようにして着脱される構成になされている。
【００２０】
また、前記装置本体部１の正面側方に配置されたマルチ手差しユニット３は、必要に応じて開放するように傾倒させることによって紙等のシート状記録媒体をセットすることができる構成になされている。また、図１中の符号４は操作部を示しており、公知の技術に基づいてプリント動作に必要な種々の操作を行う構成になされている。さらに、給紙カセット５は、装置本体部１の下部側に着脱可能に配置されており、上述した手差しユニット３と同じく紙等の記録媒体を積層状にセットすることができる構成になされていて、これらの給紙カセット５または手差しユニット３から送り出された記録媒体上には、公知の電子写真技術に基づいてトナー像が形成されて熱定着され、プリント出力されるようになっている。
【００２１】
すなわち、特に図２に示されているように、上述したプロセスユニットＰＵの枠体に回転自在に支持された像担持体としての感光ドラム１０は、メインモータ１１によって矢印Ａ方向に例えば１４０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転駆動されるように構成されており、その感光ドラム１０の周囲には、前記回転方向に沿って、当該感光ドラム１０の表面を均一に帯電させる帯電装置としての帯電ローラ１２、静電潜像を形成するための露光手段であるレーザースキャナ１３、静電潜像を現像して顕像化するための現像装置１４、感光ドラム１０上のトナー画像を記録媒体側に転写するための転写装置を構成する転写ローラ１５が順に配設されている。
【００２２】
このとき、上述した帯電ローラ１２および現像装置１４は、前記感光ドラム１０とともにユニット化された構成になされており、共通のユニット枠体の内部側に一体的に配置されている。また、そのプロセスユニットＰＵから略水平に延出する搬送ガイド１６は、トナー像を転写された記録媒体を加熱・加圧する定着装置１７に連結されているとともに、図示は省略したが前記装置本体部１の背面側には、各種の画像形成動作を制御するＣＰＵ等を内蔵した制御基板が配置されている。
【００２３】
そして、上述したメインモータ１１によって矢印Ａ方向に回転駆動される感光ドラム１０の外周表面が、前記帯電ローラ１２によって所定の極性および電位、例えば−６００Ｖに一様に帯電されると、その帯電後の感光ドラム１０の外周表面に対して露光手段であるレーザースキャナ１３により画像情報に基づいた画像露光がなされ、露光部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。その感光ドラム１０上の静電潜像は現像装置１４によって現像されるが、当該現像装置１４には、例えばアルミローラ表面にカーボンをコートしたφ２０の現像スリーブ１４ａが設けられており、その現像スリーブ１４ａに所定の現像バイアス（例えばＡＣ：２４００Ｈｚ、１．６ＫＶｐｐ／ＤＣ：−５００Ｖ）を印加して上述した感光ドラム１０上の静電潜像にトナーを付着させて顕像化し、トナー像の形成を行う。
【００２４】
一方、紙等からなるシート状の記録媒体は、例えば上述した給紙カセット５内から図示しない給紙ローラや搬送ローラによって搬送され、前記感光ドラム１０と転写ローラ１５との間の転写ニップ部に搬送されて記録媒体側にトナー像が転写される。転写によって表面に未定着トナー像を担持した記録媒体は、搬送ガイド１６に沿って定着装置１７に搬送され、そこで未定着トナー像が加熱・加圧されることによりトナーが溶融することで記録媒体表面にトナー像が定着される。以上の動作を繰り返すことで、次々と画像形成が実行されることとなる。
【００２５】
ここで、前述したようにプロセスユニット（トナーカートリッジ）ＰＵは、装置本体部１に対して図３のようにして装着される。すなわち、まずスキャナユニット２を図３のア方向（装置正面に向かって左方側）にスライドさせ、それにより現出したカートリッジカバー６を図３のイ方向に回動させるように開けて、プロセスユニットＰＵを挿入するための開口部１ａを露出させる。そして、その開口部１ａを通して、前記プロセスユニットＰＵを図３のウ方向に向かって装置本体部１内に挿入し、当該装置本体部１の内部における所定位置に前記プロセスユニットＰＵを装着する。その後、上述したカートリッジカバー６とスキャナユニット２を元に戻すことで取り付け作業を終了する。
【００２６】
このとき、特に図４および図５に示されているように、上述したプロセスユニット（トナーカートリッジ）ＰＵのユニット枠体を構成している側板ＰＵ１には、シート状記録媒体に対するトップセンサーを構成する媒体検知手段の一部、より具体的には検知作動部としてのセンサレバー７の基端部分が支軸７ａを介して回動自在に取り付けられている。このセンサレバー７の延出側の先端部分、つまり揺動端部分には、公知の遮光板７ｂが取り付けらており、その遮光板７ｂが、装置本体部１側に検知信号発生部として取り付けられた公知のフォトインタラプタ８に対応した位置に設けられている。
【００２７】
すなわち、前記プロセスユニットＰＵが装置本体部１に対して正規の位置に装着されたときに、そのプロセスユニットＰＵ側に設けられた遮光板７ｂが、装置本体部１側のフォトインタラプタ８の光路を遮光するように位置関係が設定されており、前記遮光板７ｂがフォトインタラプタ８を遮光状態としたときにフォトインタラプタ８から出力される検出信号に基づいて、プロセスユニットＰＵが正規の位置に装着されていることが検知される構成になされている。
【００２８】
一方、上述したセンサレバー７の支軸７ａには、図示を省略した記録媒体の搬送路に向かって延出するセンサーフラグ７ｃが取り付けられている。このセンサーフラグ７ｃは、前記プロセスユニットＰＵが装着された後における画像形成動作時に記録媒体の先端部が当接可能な位置に配置されており、記録媒体が搬送されることによって当該センサーフラグ７ｃが揺動されると、上述した遮光板７ｂも一体的に揺動され、その遮光板７ｂの揺動に伴って前記フォトインタラプタ８の光路が遮光または開放されることにより、当該フォトインタラプタ８からオンまたはオフの検知信号が出力されるようになっている。
【００２９】
このフォトインタラプタ８から出力されるオン／オフ検知信号は、上述した制御基板に設けられた中央演算装置（以下、ＣＰＵという。）に印加され、そこで前記フォトインタラプタ８からのオン／オフ検知信号の値が読み取られることによって、前記記録媒体の先端位置等のような搬送状態が検知されるように構成されている。
【００３０】
このように本実施形態によれば、媒体検知手段において摩耗を生じやすい検知作動部としてのセンサーフラグ７ｃが、３０００枚から１００００枚のプリント枚数で寿命となるプロセスユニットＰＵの交換ごとに新品の状態に維持されることになるため、当該センサーフラグ７ｃに対する特別なメンテナンス作業が不要となる。また、検知作動部としてのセンサーフラグ７ｃを高価な材質で作成する必要がなくなるため、装置全体の製造および維持が低廉に行われるようになっている。
【００３１】
特に本実施形態では、媒体検知手段の検知信号発生部を構成するフォトインタラプタ８が装置本体部１側に設けられているため、基本的には交換不要なフォトインタラプタ８がそのまま継続的に使用されることから、一層の低廉化が図られるようになっている。
【００３２】
一方、本実施形態では、前記制御基板に設けられたＣＰＵに、上述したフォトインタラプタ８から検知信号に基づいて、画像形成動作を正常に行える状態に整えるための準備動作として前多回転動作を実行する準備動作制御手段が設けられているとともに、その準備動作としての前多回転動作中に前記フォトインタラプタ８から検知信号を確認するセンサー有無検知手段が設けられており、そのセンサー無検知手段の検知結果と、そのとき選択されている画像形成モードに応じて画像形成動作が主制御手段により実行されるようになっている。
【００３３】
このようなプロセスユニット（トナーカートリッジ）ＰＵを含む各種の制御動作は、上述した制御基板に予め記憶されたプログラムに従ってＣＰＵにより実行される。例えば、図６に示されている前多回転の制御動作の一例を説明すると、最初に電源がオン（ＯＮ）されると（Ｓ１）、前述したＣＰＵは、媒体検知手段としてのフォトインタラプタ８が遮光されたことを検知するまで前多回転動作を保留状態とし（Ｓ２のＮｏ）、プロセスユニットＰＵが装置本体部１に装着されてフォトインタラプタ８の遮光が行われると（Ｓ２のＹｅｓ）、準備動作としての前多回転動作を開始させる（Ｓ３）。その前多回転中には、感光ドラム１０の有無が検出される（Ｓ４）。
【００３４】
このような「ドラム無し検知」は、例えば前多回転工程中に上述した転写ローラ１５を通して感光ドラム１０に所望の定電流電圧を印加することによって行われ、その結果として、感光ドラム１０が存在していないことが検知されると（Ｓ４のＹｅｓ）、上述したＣＰＵは、これをエラーとみなして例えば“Ｅ９”の表示を行わせる（Ｓ５）。一方、感光ドラム無しを検知しなかった（感光ドラムありを検知した）場合には（Ｓ４のＮｏ）、前多回転終了後にスタンバイ状態に移行させる（Ｓ６）。
【００３５】
このような制御動作によれば、例えばフォトインタラプタ８が故障したときや、フォトインタラプタ８を構成する回路（図示せず）そのものが故障して遮光されたときと同等の信号をＣＰＵに送るようになってしまっている故障時においても、プロセスユニットＰＵが装着されていないことによるエラー表示をさせることが可能となる。すなわち、上述したような故障時においては、プロセスユニットＰＵが装着されていないときでも前多回転動作は開始されるが（Ｓ３）、プロセスユニットＰＵが装着されていないことにより感光ドラム１０が存在しないこと（ドラム無し）が検知されることとなるため（Ｓ４）、その結果としてエラー表示“Ｅ９”が行われるものである（Ｓ５）。
【００３６】
また、上述した実施形態における構成部材に対応する構成部材に対して同一の符号を付した図７および図８に示されている実施形態では、まず図７のように、プロセスユニットＰＵ装着時において、感光ドラム１０を保護する周知のドラムシャッター２１がシャッターアーム２２により押し上げられて開放状態となる構成になされており、その開放状態においては、センサーフラグ７ｃが自重により垂下した状態となって、記録媒体の通過時に当接することにより記録媒体の通過を検知することができるようになっている。
【００３７】
一方、図８のようにプロセスユニットＰＵを装置本体部１から離脱させた状態においては、前記ドラムシャッター２１が感光ドラム１０を保護すべく所定の位置まで移動こととなるが、このとき、前記ドラムシャッター２１の後端にはセンサーフラグ保護カバー２１ａが後方側に突出するように取り付けられており、そのセンサーフラグ保護カバー２１ａによって前記センサーフラグ７ｃが折り畳まれるように回動されて前記プロセスユニットＰＵの内部側に格納されるようになっている。
【００３８】
このように本実施形態では、前記プロセスユニットＰＵの取り外し後における取り扱い時においてセンサーフラグ７ｃがプロセスユニットＰＵの内部に格納されて保護される構成になされている。このような構成によれば、プロセスユニットＰＵそのものの取り扱い時においてセンサーフラグ７ｃの破損等が防止または軽減されることとなる。
【００３９】
以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることはいうまでもない。
【００４０】
例えば、上述した各実施形態は、トップセンサーに対して本発明を適用したものであるが、本発明はそれに限定されることはなく、その他の部位に配置された媒体検知手段に対しても本発明は同様に適用することができる。
【００４１】
また、本発明は、上述した各実施形態のような複写機に限定されることはなく、プリンタなどの各種画像形成装置に対しても本発明は同様に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上述べたように本発明にかかる画像形成装置は、複写機やプリンタなどを始めとして多種多様な画像形成装置に対して広く適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明を適用する画像形成装置の一例としての複写機の全体構成を表した外観斜視説明図である。
【図２】図１に示された複写機の内部構造を表した縦断面説明図である。
【図３】図１に示された複写機に対してプロセスユニットの取り付け過程の状態を表した模式的な外観斜視説明図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかるプロセスユニットの構造を表した側面説明図である。
【図５】図４に表されたプロセスユニットに設けられている媒体検知手段の検知作動部の構造を表した外観斜視説明図である。
【図６】図４に示された本発明の一実施形態にかかるプロセスユニットを用いた場合の媒体検知動作の一例を表したフローチャートである。
【図７】本発明の他の実施形態にかかるプロセスユニットを装置本体部に対して装着した状態を表した縦断面説明図である。
【図８】図７に表したプロセスユニットを装置本体部から取り外した状態を表した縦断面説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  装置本体部
２  スキャナユニット
３  マルチ手差しユニット
４  操作部
５  給紙カセット
６  カートリッジカバー
７  センサレバー（媒体検知手段の検知作動部）
７ａ  支軸
７ｂ  遮光板
７ｃ  センサーフラグ
８  フォトインタラプタ（検知信号発生部）
１０  感光ドラム
１１  メインモータ
１２  帯電ローラ
１３  レーザースキャナ
１４  現像装置
１５  転写ローラ（転写装置）
１６  搬送ガイド
１７  定着装置
２１  ドラムシャッター
２１ａ  センサーフラグ保護カバー
２２  ャッターアーム
ＰＵ  プロセスユニット（トナーカートリッジ）
ＰＵ１  側板
【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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