(57)【要約】【課題】カートリッジ未装着検知センサのコスト増を抑えることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】転写ローラ８０８ａ〜８０８ｄと帯電器８０７ａ〜８０７ｄの間にＬＥＤ１０４ａ〜１０４ｄを配置し、またフォトトランジスタ１０３ａ〜１０３ｄを、プロセスカートリッジ８０５ａ〜８０５ｄが装着されているときＬＥＤ１０４ａ〜１０４ｄの発光する光を受光せず、プロセスカートリッジ８０５ａ〜８０５ｄが装着されていないときＬＥＤ１０４ａ〜１０４ｄの発光する光を受光する位置に配置することにより、プロセスカートリッジ８０５ａ〜８０５ｄの装着の有無を検知できる構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも像担持体を有するカートリッジが着脱可能な画像形成装置において、
前記像担持体を除電するために光を照射する発光手段と、
前記発光手段から照射される光を受光する受光手段と、
前記受光手段によって光が受光されたか否かに基づいて前記カートリッジの装着有無を判断する判断手段を有し、
前記受光手段は、前記カートリッジが未装着の場合は、前記発光手段からの光を受光し、前記カートリッジが装着されている場合は、前記発光手段の光が遮光される位置に配置されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記カートリッジは、
前記像担持体を特定の極性に帯電する帯電手段と、前記像担持体上に形成された静電潜像を可視化する現像手段と、前記現像手段に供給する現像剤を保持する現像容器と、前記像担持体をクリーニングするクリーニング手段の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記画像形成装置には、前記カートリッジが複数着脱可能であって、
前記複数のカートリッジに対応する複数の前記発光手段及び複数の前記受光手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
更に、前記複数のカートリッジの像担持体に形成された画像を担持するための転写体を有し、前記転写体に担持された画像を転写材に転写する転写手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいず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、画像形成装置に関し、詳しくは電子写真方式などにて画像を形成する画像形成装置に関するものであり、特に、本体着脱可能なカートリッジ方式の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５に、同時に複数色のトナー画像を転写するいわゆるタンデム方式の画像形成装置の従来の多色画像形成装置の一例を示す。
【０００３】
図５の画像形成装置は、４色のトナーによりカラー画像を形成する画像形成装置であり、それぞれの色に対応したプロセスカートリッジ８０５ａ〜８０５ｄ（カートリッジに相当）が下から順次配置される。給紙トレイ８１１から給紙した転写材８１２（記録材に相当）が下から上へ向かって搬送されるに伴い、各色のトナー画像が転写材８１２上に転写されることによりカラー画像を形成する構成となっている。
【０００４】
ここで、従来例のプロセスカートリッジ８０５ａ〜８０５ｄは、下からシアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの順で配置されているものとする。
【０００５】
画像形成装置８０１には、ビデオコントローラ８０２が設けられ、ネットワークなどの汎用インタフェース８１４で接続されたホストコンピュータ８０４から送信されたＰＤＬ（ページ記述言語）データを解釈し、画像データに変換する。一方、ＰＤＬデータには画像形成装置の制御に係る情報（印字モード、給排紙口指定など）が含まれており、ＰＤＬデータを受信したビデオコントローラ８０２はエンジンコントローラ８０３に対し、印字準備を行うよう指示を行う。ビデオコントローラ８０２とエンジンコントローラ８０３は、ビデオインタフェース８１５により接続されている。ビデオインタフェース８１５には、ビデオコントローラ８０２とエンジンコントローラ８０３の間のデータ交換および種々のタイミングを通知するための信号が含まれる。
【０００６】
印字準備を行うよう指示されたエンジンコントローラ８０３は、画像形成装置内部の各負荷を起動し、画像形成を行うための準備を行う。画像形成準備が整うと、ピックアップローラ８１０を回転させて給紙トレイ８１１に積載された転写材８１２を給紙する。
【０００７】
給紙された転写材８１２が所定の位置に到達したことを検知すると、エンジンコントローラ８０３はビデオインタフェース８１５を経由してビデオコントローラ８０２に対して垂直同期信号および水平同期信号を出力する。
【０００８】
垂直同期信号を受信したビデオコントローラ８０２は、次に受信した水平同期信号に同期して最初の１ライン分のシアンの画像データに相当するビデオ信号をビデオ信号線８１６ａに出力する。続いて受信した水平同期信号に同期して２番目の１ライン分のシアンの画像データに相当するビデオ信号をビデオ信号線８１６ａに出力する。このようにして１ページ分のシアンの画像データを出力する。
【０００９】
シアンの画像データを出力する一方、垂直同期信号を受信してから、所定数の垂直同期信号を受信した後には、シアンの場合と同様の手順でイエローの画像データの出力をビデオ信号線８１６ｂに出力する。さらに所定数の垂直同期信号を受信した後、マゼンタの画像データのビデオ信号線８１６ｃへの出力を開始する。さらに所定数の垂直同期信号を受信した後、ブラックの画像データのビデオ信号線８１６ｄへの出力を開始する。
【００１０】
このようにして４色分の画像データの出力が完了する。
【００１１】
ビデオコントローラ８０２から出力されたビデオ信号は、レーザスキャナ８０６ａ〜８０６ｄに入力される。レーザスキャナ８０６ａ〜８０６ｄは、入力されたビデオ信号によりレーザビームを変調し出力する。出力されたレーザビームは、不図示のポリゴンミラーに照射される。ポリゴンミラーは高速で回転しており、照射されたレーザビームは、ポリゴンミラー表面で反射され、プロセスカートリッジ８０５ａ〜８０５ｄに設けられた感光ドラム８２１ａ〜８２１ｄ（像担持体に相当）の表面に照射される。ポリゴンミラーの回転につれ、感光ドラム８２１ａ〜８２１ｄ上のレーザビームの照射位置が移動する。
【００１２】
感光ドラム８２１ａ〜８２１ｄ表面には、ＯＰＣ（有機感光体）などの感光体層が形成されている。感光ドラム８２１ａ〜８２１ｄの周囲には、帯電器８０７ａ〜８０７ｄ（帯電手段に相当）が配設され、感光ドラム８２１ａ〜８２１ｄが回転することにより、感光ドラム８２１ａ〜８２１ｄ表面が一様に帯電される。帯電された部分にレーザビームを照射することにより、感光ドラム８２１ａ〜８２１ｄ表面の電位が変化する。
【００１３】
回転する感光ドラム８２１ａ〜８２１ｄ表面を画像データにより変調されたレーザビームの照射位置を移動することにより、感光ドラム８２１ａ〜８２１ｄ表面に静電潜像が形成される。
【００１４】
感光ドラム８２１ａ〜８２１ｄ上の静電潜像は、各プロセスカートリッジ８０５ａ〜８０５ｄ内に設けられた現像ローラ８２２ａ〜８２２ｄ（現像手段に相当）により、トナー画像として可視化される。
【００１５】
感光ドラム８２１ａ〜８２１ｄに形成されたトナー画像は、転写ローラ８０８ａ〜８０８ｄ（転写手段に相当）により転写材８１２上に転写される。転写材８１２が図中下から上に向かって搬送される過程で、４色のトナー画像が転写材８１２上に重ねて転写されることでフルカラー画像が形成される。
【００１６】
４色のフルカラーのトナー画像が転写された転写材８１２は、定着器８１９を通過することにより、加圧および加熱を受け、転写材８１２上のトナーが転写材８１２表面に溶融定着される。トナー画像が表面に定着された転写材８１２は排紙トレイ８１３上に排出される。
【００１７】
次に、図６を用いてプロセスカートリッジ８０５ａ〜８０５ｄについて説明する。これら４つのプロセスカートリッジは基本的な構成については同様であるため、プロセスカートリッジ８０５ａの構成について説明する。
【００１８】
プロセスカートリッジ８０５ａは、現像ローラ８２２ａ、現像容器８２３ａ、感光ドラム８２１ａ、帯電器８０７ａ、クリーニングブレード８２４ａ、廃トナー回収容器８２５ａが一体になるように構成され、画像形成装置に着脱自在とされている。
【００１９】
感光ドラム８２１ａは、アルミシリンダ表面にＯＰＣ（有機感光体）等の感光体層を形成されており、図中矢印方向に回転する。
【００２０】
感光ドラム８２１ａ表面の感光層は、帯電器８０７ａにより一様に帯電される。一様に帯電された感光ドラム８２１ａは、ビデオ信号により変調されたレーザビーム８０６ａを表面に照射されることにより、レーザビームが照射された部分の電位が周囲とは異なる電位となり、静電潜像が形成される。
【００２１】
現像容器８２３ａにはトナー（現像剤に相当）が充填されており、不図示のブレードにより、現像ローラ８２２ａ表面に一様に塗布されるとともに、電荷が与えられる。
【００２２】
現像ローラ８２２ａと感光ドラム８２１ａのニップ部では、感光ドラム８２１ａ表面のレーザビーム８０６ａにより照射された部分にはトナーが静電的に吸着され、照射されていない部分ではトナーが静電的に反発する。これにより、感光ドラム８２１ａ表面に形成された静電潜像がトナー画像として可視化される。
【００２３】
感光ドラム８２１ａと転写ローラ８０８ａのニップ部では、不図示の転写バイアス電源により、感光ドラム８２１ａ表面のトナーが転写材８１２へ移動するように電位差が設定されており、感光ドラム８２１ａ表面のトナー画像が転写材８１２上に転写される。
【００２４】
転写ニップ通過後に感光ドラム８２１ａ表面に残ったトナーは、感光ドラム８２１ａに押し当てられたクリーニングブレード８２４ａによって掻き取られ、廃トナー回収容器８２５ａ内に回収される。すなわち、クリーニングブレード８２４ａと廃トナー回収容器８２５ａはクリーニング手段に相当する。
【００２５】
画像形成装置に着脱自在であるプロセスカートリッジ８０５ａ〜８０５ｄの装着の有無を検知する技術としては、転写電流を検知することによりカートリッジ装着の有無を検知するものがある（例えば、特許文献１参照）。また、機械式スイッチあるいは光学式スイッチでカートリッジ装着の有無を検知するものがある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平０９−９０７７１号公報
【特許文献２】特開２０００−３１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
しかしながら、上記従来例では、転写後の感光ドラム８２１ａ〜８２１ｄ上の表面電位が一定となっておらず、帯電させるときに均一の電位にならず最終画像にムラが出るという問題があった。さらに各プロセスカートリッジ８０５ａ〜８０５ｄの装着の有無を検出するために専用のセンサを設けるか転写ローラ８０８ａ〜８０８ｄに電圧を印加した際に流れる電流を検知して有無を判断する等の高価な検知手段が必要であった。
【００２７】
本発明は、以上の点に着目して成されたもので、カートリッジ装着有無検知センサのコスト増を抑えることができる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】
【００２８】
上記課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、以下の構成を備える。
【００２９】
（１）少なくとも像担持体を有するカートリッジが着脱可能な画像形成装置において、前記像担持体を除電するために光を照射する発光手段と、前記発光手段から照射される光を受光する受光手段と、前記受光手段によって光が受光されたか否かに基づいて前記カートリッジの装着有無を判断する判断手段を有し、前記受光手段は、前記カートリッジが未装着の場合は、前記発光手段からの光を受光し、前記カートリッジが装着されている場合は、前記発光手段の光が遮光される位置に配置されることを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の画像形成装置は、カートリッジ未装着検知センサのコスト増を抑えることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を、図面に則して説明する。尚、従来例と同一の個所は同一の記号を付し、説明は省略する。
【実施例】
【００３２】
［第１の実施例］
図１は本発明の第１の実施例に係る画像形成装置の概略構成断面図である。
【００３３】
１０４ａ〜１０４ｄは、前露光の発光源たるＬＥＤ（発光ダイオード）（発光手段に相当）である。このＬＥＤは、転写後の感光ドラム８２１ａ〜８２１ｄの表面を均一に除電するためのものである。１０３ａ〜１０３ｄは、各プロセスカートリッジ８０５ａ〜８０５ｄの有無を検知するためのフォトトランジスタ（受光手段に相当）である。その他の構成は、従来例と同一である。
【００３４】
図２は、本発明に係る複数のプロセスカートリッジの有無を検知するための４種類の感光ドラム周辺の斜視図である。
【００３５】
図２は、プロセスカートリッジ８０５ａ、８０５ｂ、８０５ｄが装着され、プロセスカートリッジ８０５ｃが装着されていない場合を表している。
【００３６】
まず、プロセスカートリッジ８０５ａ、８０５ｂ、８０５ｄは装着されているので、ＬＥＤ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｄが発光した光は、感光ドラム８２１ａ、８２１ｂ、８２１ｄにより遮られる。このため、フォトトランジスタ１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｄはＬＥＤ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｄの発光した光を受光できない。一方、プロセスカートリッジ８０５ｃは装着されていないので、感光ドラム８２１ｃは装着されておらず、ＬＥＤ１０４ｃが発光した光はフォトトランジスタ１０３ｃにより受光できる。
【００３７】
このような位置関係にフォトトランジスタ１０３ａ〜１０３ｄを配置することにより、フォトトランジスタを４個追加するだけでプロセスカートリッジ８０５ａ〜８０５ｄの装着、未装着を検出することができる。
【００３８】
図３は、本発明に係るプロセスカートリッジの有無を検知するための基本回路図である。まず、プロセスカートリッジ８０５ａの有無を検知するための基本回路図の構成を説明する。３２５はエンジンコントローラ内の１チップマイクロコンピュータ（判断手段に相当）（以後ＣＰＵと記す）である。３２２ａはＬＥＤ１０４ａのドライブトランジスタである。３２１ａはドライブトランジスタ３２２ａのベース抵抗、３２４ａはＬＥＤ１０４ａの電流制限抵抗、３２３ａはフォトトランジスタ１０３ａのプルアップ抵抗である。なお、ＣＰＵ３２５には、フォトトランジスタ１０３ａ〜１０３ｄの状態を検知するポートＰＤＩＮ＿ａ〜ＰＩＤＮ＿ｄと、ＬＥＤ１０４ａ〜１０４ｄの駆動状態を制御するポートＬＥＤＯＮ＿ａ〜ＬＥＤＯＮ＿ｄがある。
【００３９】
本実施例では、プロセスカートリッジ８０５ａ〜８０５ｄに対応して、この回路が４回路実装されているが、図３にはプロセスカートリッジ８０５ａに対応する回路図のみを示す。
【００４０】
次に、プロセスカートリッジ８０５ａの有無を検知するときの動作を説明する。まず、ＣＰＵ３２５は、ＰＤＩＮ＿ａポートが“Ｈｉｇｈ”レベルであることを確認する。このときＰＤＩＮ＿ａポートが“Ｌｏｗ”レベルであれば、外光が入っていると判断し、“Ｈｉｇｈ”レベルになるまで待機する。ＰＤＩＮ＿ａポートが“Ｈｉｇｈ”レベルになれば、次にＬＥＤＯＮ＿ａポートを“Ｌｏｗ”レベルにする。するとトランジスタ３２２ａがオン状態になり、ＬＥＤ１０４ａに電流が流れ発光する。ここで、プロセスカートリッジ８０５ａが装着されていない場合、フォトトランジスタ１０３ａはＬＥＤ１０４ａが発光した光を受光し、ＰＤＩＮ＿ａポートは“Ｌｏｗ”レベルになる。逆にプロセスカートリッジ８０５ａが装着されている場合は、フォトトランジスタ１０３ａは受光しないため、ＰＤＩＮ＿ａポートは“Ｈｉｇｈ”レベルのままである。すなわち、ＰＤＩＮ＿ａポートが“Ｌｏｗ”レベルであれば、プロセスカートリッジ８０５ａは装着されていないと判断し、“Ｈｉｇｈ”レベルであればプロセスカートリッジ８０５ａは装着されていると判断する。
【００４１】
この動作をプロセスカートリッジ８０５ｂ〜８０５ｄに対しても行うことで、すべてのプロセスカートリッジ８０５ａ〜８０５ｄの装着の有無が検出できる。
【００４２】
なお、本実施例では、像担持体、帯電手段、現像手段および現像容器、クリーニング手段が一体化されたプロセスカートリッジについて述べたが、像担持体とその他の構成要素の組合せはこれに限られるものではない。
【００４３】
［第２の実施例］
本実施例の説明における画像形成装置の基本構成は従来例及び第１の実施例と共通であるため、第１の実施例と共通の部分についての説明を省略し、本実施例において特徴的である部分についてのみ説明する。
【００４４】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００４５】
図４に、本発明の第２の実施例に係る画像形成装置の概略構成断面図を示す。
【００４６】
本発明の実施の形態は、電子写真方式を用いて、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のトナー像を重ね合わせることでフルカラー画像を得る画像形成装置である。
【００４７】
図４を用いて、本発明における画像形成装置の構成について説明する。
【００４８】
８２１ａ〜８２１ｄは像担持体たる感光ドラム、８０７ａ〜８０７ｄは帯電手段たる帯電ローラ、また８２２ａ〜８２２ｄは静電潜像を顕像化するための現像手段である。本発明の画像形成装置においても、これらをひとつの容器にまとめた、いわゆるオールインワンカートリッジを使用しており、以降これをプロセスカートリッジ８０５ａ〜８０５ｄ（カートリッジに相当）とする。
【００４９】
１０４ａ〜１０４ｄは、前露光の発光源たるＬＥＤ（発光手段に相当）である。このＬＥＤ１０４ａ〜１０４ｄは、転写後の感光ドラム８２１ａ〜８２１ｄの表面を均一に除電するためのものである。１０３ａ〜１０３ｄは、各プロセスカートリッジ８０５ａ〜８０５ｄの有無を検知するためのフォトトランジスタ（受光手段に相当）である。
【００５０】
光学系８０６より、画像データに基づいた走査光が、帯電ローラ８０７ａ〜８０７ｄにより一様に帯電された感光ドラム８２１ａ〜８２１ｄ上を露光する。これにより、感光ドラム８２１ａ〜８２１ｄ表面に、画像に対応する静電潜像が形成される。そして、不図示のバイアス電源より現像ローラ８２２ａ〜８２２ｄに印加される現像バイアスを、帯電電位と潜像（露後部）電位の間の適切な値に設定する。このようにして負の極性に帯電されたトナーが、感光ドラム８２１ａ〜８２１ｄ上の静電潜像に選択的に付着されることにより、現像が行われる。
【００５１】
感光ドラム８２１ａ〜８２１ｄ上に現像された単色トナー画像は、該感光ドラム８２１ａ〜８２１ｄと同期して、略等速で回転する中間転写体（転写体に相当）上へ転写される。本実施例においては、中間転写体として、中間転写ベルト３０６を用いており、駆動ローラ３０７によって駆動され、テンションローラ３０８によって張架されている。感光ドラム８２１ａ〜８２１ｄ上のトナー像を中間転写ベルト３０６へ転写するための一次転写手段としては、一次転写ローラ８０８ａ〜８０８ｄが用いられる。一次転写ローラ８０８ａ〜８０８ｄに対して、不図示のバイアス電源より、トナーと逆極性の一次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト３０６に対して、トナー像が一次転写される。
【００５２】
上記工程を中間転写ベルト３０６の回転に同調して、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対して行い、中間転写ベルト３０６上に、各色の一次転写トナー画像を順次重ねて形成していく。単色のみの画像形成（単色モード）時には、上記工程は、目的の色についてのみ行われる。
【００５３】
また、転写材供給部となる転写材カセット８１１にセットされた転写材８１２（記録材に相当）は、給送ローラ８１０により給送される。そして、レジストローラ８０９により、二次転写部である中間転写ベルト３０６と二次転写手段とのニップ部に、所定のタイミングで搬送される。
【００５４】
中間転写ベルト３０６上に形成された一次転写トナー像は、二次転写手段たる二次転写ローラ１３に、不図示のバイアス印加手段より印加され、トナーと逆極性のバイアスにより、転写材８１２上に一括転写される。また、３１４は二次転写ローラ対向ローラである。
【００５５】
二次転写後中間転写ベルト３０６上に残った二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング手段３１５により除去される。本実施例においては、感光ドラム８２１ａ〜８２１ｄのクリーニング手段（不図示）と同様に、ウレタンブレードによる中間転写体クリーニングを行っている。
【００５６】
転写材８１２上に二次転写されたトナー画像は、定着手段たる定着装置８１９を通過することで、転写材８１２上に溶融定着され、画像形成装置の出力画像となる。
【００５７】
このように中間転写体３０６を使った画像形成装置においても、同様の構成で本発明を応用することができる。
【００５８】
すなわち、フォトトランジスタ１０３ａ〜１０３ｄをＬＥＤ１０４ａ〜１０４ｄに対して図２に示す位置に配置する。そして、図３に示す回路構成により、ＰＤＩＮ＿ａ〜ＰＤＩＮ＿ｄポートが“Ｌｏｗ”レベルであればプロセスカートリッジ８０５ａ〜８０５ｄは装着されていないと判断する。逆に、ＰＤＩＮ＿ａ〜ＰＤＩＮ＿ｄポートが“Ｈｉｇｈ”レベルであればプロセスカートリッジ８０５ａ〜８０５ｄは装着されていると判断する。
【００５９】
なお、本実施例では、像担持体、帯電手段、現像手段が一体化されたプロセスカートリッジについて述べたが、像担持体とその他の構成要素の組合せはこれに限られるものではない。
【００６０】
これまで述べてきた実施例では、フルカラーの画像形成装置を用いた。しかしながら、モノクロの画像形成装置にも適用可能であることは、言うまでもない。また、受光素子は、専用に準備するまでもなく付近にある光学センサの受光素子と兼用することも容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施例に係る画像形成装置の概略構成断面図である。
【図２】本発明に係る複数のプロセスカートリッジの有無を検知するための４種類の感光ドラム周辺の斜視図である。
【図３】本発明に係るプロセスカートリッジの有無を検知するための基本回路図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係る画像形成装置の概略構成断面図である。
【図５】従来例の画像形成装置の概略構成断面図である。
【図６】従来例のプロセスカートリッジを説明する図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０３ａ〜１０３ｄ  フォトトランジスタ（受光手段に相当）
１０４ａ〜１０４ｄ  ＬＥＤ（発光手段に相当）
３０６              中間転写ベルト（転写体に相当）
３２５              ＣＰＵ（判断手段に相当）
８０１              画像形成装置
８０２              ビデオコントローラ
８０３              エンジンコントローラ
８０４              ホストコンピュータ
８０５ａ〜８０５ｄ  プロセスカートリッジ（カートリッジに相当）
８０６              光学系
８０６ａ〜８０６ｄ  レーザスキャナ
８０７ａ〜８０７ｄ  帯電器、帯電ローラ（帯電手段に相当）
８０８ａ〜８０８ｄ  転写ローラ、一次転写ローラ（転写手段に相当）
８０９              レジストローラ
８１０              給紙ローラ
８１１              給紙トレイ
８１２              転写材（記録材に相当）
８１９              定着器
８２１ａ〜８２１ｄ  感光ドラム（像担持体に相当）
８２２ａ〜８２２ｄ  現像ローラ（現像手段に相当）
【図１】
2007193095.tif 000003
【図２】
2007193095.tif 000004
【図３】
2007193095.tif 000005
【図４】
2007193095.tif 000006
【図５】
2007193095.tif 000007
【図６】
2007193095.tif 000008