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JP3962730B2 - 画像形成装置およびカートリッジ - Google Patents
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本発明はプリンター、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置において、着脱可能なカートリッジの有無を検出する手段を備えた画像形成装置に関するものである。
従来から、電子写真技術を用いた画像形成装置において、像担持体及びこれに作用するプロセス手段を一体的にカートリッジ化して、このカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が多く採用されている。同様に、現像装置をユニット化した現像カートリッジ、トナーを充填したトナーカートリッジなども着脱交換可能とする構成も知られている。これらのようなカートリッジ方式は、装置のメンテナンスを使用者自ら行うことが可能となり装置の利便性が大きく向上するため、画像形成装置に広く用いられている。
このようなカートリッジを画像形成装置に装着する際には、まず装置本体の開閉カバーを開いた後に、カートリッジを所定の場所に装着してから、開閉カバーを閉じる。一方、画像形成装置は、画像形成に際して、カートリッジが装着され、かつ開閉カバーが閉じていることを確認する必要がある。このため画像形成装置には、開閉カバーと連動するスイッチや、カートリッジの有無を検知するマイクロスイッチまたはフォトセンサ等の検出装置が配置されている(例えば特許文献1、2参照)。
特開平09−106126号公報(第8頁、図1) 特開平11−045042号公報(第9頁、図1、2、3、4)
しかしながら、従来の例ではカートリッジが画像形成装置本体に装着されているか否かを検知するためにマイクロスイッチやフォトセンサ等の電子部品、およびその配線を必要としていた。
そこで本発明は、専用の電子部品を用いずにプロセスカートリッジの有無を検知することのできる画像形成装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明に係る電子写真画像形成装置の代表的な構成は、カートリッジが着脱可能であって、シートに画像を形成する電子写真画像形成装置において、センサと、前記センサによって検知されるセンサレバーであって、前記カートリッジが前記電子写真画像形成装置の本体に装着された際に、前記カートリッジの装着に連動して前記センサレバーを第一の位置から第二の位置に移動させる第一当接部と、前記カートリッジが前記電子写真画像形成装置の本体に装着された状態で、前記シートが当接することによって、前記センサレバーを前記第二の位置から第三の位置に移動させる第二当接部と、を有するセンサレバーと、前記シートを搬送するための搬送手段と、を有し、前記第一当接部は、前記カートリッジが前記本体に装着された際に、前記カートリッジに設けられた突き当てリブと当接することを特徴とする。
本発明によれば、画像形成装置内のカートリッジの有無の検知に専用の検知用センサを用いないため、生産コストの低減化を図ることができる。
[第一実施例]
本発明に係る画像形成装置の第一実施例について説明する。図1は、画像形成装置の全体構成を示す概略断面図である。
まず、画像形成装置の全体構成について説明する。本実施例においては画像形成装置の例として、電子写真方式を用いたレーザービームプリンタPを用いて説明する。また本実施例においては装置本体に着脱可能なカートリッジの例として、像担持体である感光体ドラム6を備えたプロセスカートリッジ5を用いて説明する。
図において、給送カセット1に積載収納されているシートSは、給送ローラ2が回転することで一枚ずつ給送方向へ繰り出され、中間ローラ対3を通り、レジストローラ対4へ搬送される。レジストローラ対4は所定のタイミングで回転し、シートSをプロセスカートリッジ5に内蔵されている感光体ドラム6と転写ローラ7の間へ搬送する。なお、感光体ドラム6上にはレーザースキャナーユニット8からのレーザー光によって潜像が形成され、そこにトナーを付着させることによってトナー像が現像される。そして転写ローラ7により感光体ドラム6上のトナー像がシートSに転写される。トナー像の転写を終えたシートSは感光体ドラム6と転写ローラ7の搬送力によって定着装置9へ送られ、ここでシートS上のトナー像が定着される。定着を終えたシートSは排出中間ローラ対10、排出ローラ対11を経て積載トレイ12に積載される。
次にプロセスカートリッジ5の着脱に関して説明する。プロセスカートリッジ5内のトナーの残量が少なくなった場合やプリンタP内でジャムが発生した場合、使用者はプロセスカートリッジ5をプリンタPから取り外す必要がある。このとき、まず装置外装を兼ねた開閉カバー13をヒンジ13aを中心に回動させてプリンタP内部を開放してから(図示d1方向)、プロセスカートリッジ5を装置外部に向かって引き抜く(図示c1方向)。そして新品のプロセスカートリッジ5に交換、或いはプリンタP内に残留したジャムシートを除去した後に、プロセスカートリッジを装置内部へと挿入し(図示c2方向)、開閉カバー13を回動させて閉じる(図示d2方向)。この時マイクロスイッチ14により開閉カバー13が閉じたことを検知する。
次に転写、定着間(転写ローラ7と定着装置9の間)のシートのループの有無を検知する手段に関して説明する。図2はシートまたはカートリッジの有無とセンサおよびレバーの動作を説明する図、図3はセンサおよびレバーの構成を説明する図、図4はセンサの値と制御を説明する図である。
図2(a)に示すように、定着装置9は、外周面がゴム製の加圧ローラ9aと、ハロゲンヒータ9cを内蔵した定着ローラ9bとを備えており、通過するシートに熱と圧力を印加してトナー像を定着させる構成となっている。加圧ローラ9aは定着ローラ9bから与えられる熱によって直径が変化するため、これに伴って定着装置9の搬送速度も増減し、転写、定着間のシートのループ量も変化する。シートのループ量の検知に関しては、特開平7−234604に記載されたように、転写、定着間にシートのループ量を検知するセンサを設けその検知結果に対して定着装置又は転写装置の搬送速度の増減を行う構成が提案されている。これは、定着装置がシートを引っ張りすぎることによる搬送方向の記録精度の悪化や、シートの後端が転写装置を抜ける際のショックで未定着画像にブレが発生するなど記録品質の悪化を防ぐ目的がある。
図2(a)に示すように、本実施例においては転写、定着間にシートを検知するフォトセンサ17と、シートの有無に応じてフォトセンサ17をON/OFFするセンサレバー16とを配置している。ここで、フォトセンサ17は、図3に示すように、投光部17aと、投光部17aから発せられた検知光(不図示)を受光する受光部17bとを有し、スリット17cに障害物が挿入することで検知光を遮断されるものである。センサレバー16はねじりコイルばね18によって通紙面に向かって付勢されている。ここで、センサレバー16は、画像形成装置に対して支持軸16dによって回転可能に支持されている。そして支持軸16dには、フォトセンサ17のスリット17cに挿入可能な遮光部であるフラグ16aと、プロセスカートリッジ5と当接する第一当接部であるリブ16bと、シートと当接する第二当接部であるリブ16cを有する。リブ16bは、シートを搬送する搬送方向と交差する方向において、シートを搬送する搬送領域よりも外側の位置に設けられている。シートSが転写、定着間にループが少ない状態で搬送されている場合、すなわち定着装置9がシートを引っ張っている場合は、図3に示すようにセンサレバー16のフラグ16aがフォトセンサ17を遮光し、フォトセンサ17はOFF(第二の状態)になる。この時これ以上定着装置9がシートSを引っ張らないように、定着装置9の駆動装置(不図示)の回転速度を一定量下げてシートSの引っ張りを緩和する。
すると図2(b)に示すように、定着装置9の搬送速度よりも転写ローラ7の搬送速度の方が速くなり、シートSはループを形成し、転送ガイド15に沿って搬送される。これにより定着装置9に引っ張られることなく安定して搬送され、記録画像に与える悪影響を防止することができる。即ち、感光体ドラム6と転写ローラ7からなる転写部において、所定速度でシートSが搬送されないため、画像が乱れる不具合を防止することができる。このときループしたシートSによってセンサレバー16は上から押され(第三の位置)、ねじりコイルばね18の付勢力に抗して回動し、フォトセンサ17を遮光しなくなるため、フォトセンサ17はON(第一の状態)となる。このようにフォトセンサ17のON、OFFを検知し、定着装置9の回転速度を制御することで、記録品質を良好に保っている。
次に上記した既存のフォトセンサ17とセンサレバー16を利用して、プロセスカートリッジ5のプリンタPへの装着の有無を検知する機構について説明する。
図3に示すように、センサレバー16の端部の通紙領域外には、センサレバー16を回動させるためのリブ16bを設けている。一方、図2(a)に示すように、プロセスカートリッジ5のリブ16bと対応する位置には、突き当てリブ5aを設けている。突き当てリブ5aは、プロセスカートリッジ5がプリンタPに正しく装着された時にセンサレバー16のリブ16bに当接し、フォトセンサ17を遮光する位置に移動する(第二の位置)。また、フラグ16aはフォトセンサ17をOFF(第二の状態)とさせる大きさ(位置関係)に形成している。
また図2(c)に示すように、使用者がプロセスカートリッジ5を取り外す際には、プロセスカートリッジ5を引き出すことにより(図示p方向)、突き当てリブ5aはリブ16bに当接しなくなる。センサレバー16は上記ねじりコイルばね18によって通紙面に向かって付勢されているが、突き当てリブ5aによる規制がなくなることによりさらに通紙面側に向かって起動し、転送ガイド15のストッパー15aに規制されて回動を停止する(第一の位置)。このときフラグ16aがフォトセンサ17を遮光しなくなるため、フォトセンサ17がON(第一の状態)となる。
ここで図1に示すように、プリンタPのシート搬送路上の数カ所には、シートのジャムを検知するジャム検知用センサを備えている。また、レジストローラ対4の下流側および定着装置9の加圧ローラ9a及び定着ローラ9bの下流側には、シートの有無を検知しうる第二のセンサとしてジャム検知用センサ30を備えている。ジャム検知用センサ30は、本来は搬送路内のジャム検知を行う目的で設けられていたものであり、フォトセンサ17の位置におけるシートの有無を検知するために新たに設けたものではない。なおジャム検知用センサ30の具体的な装置は既知の任意のものを用いることができ、フォトインタラプタとレバーの組み合わせであっても、また発光部と受光部を備えた反射式センサであってもよい。
図4(a)は、フォトセンサ17およびジャム検知用センサ30の値と状況の対応を説明する図である。フォトセンサ17は、上記説明した如くカートリッジの有無とシートの有無によって4現象を生じるが、カートリッジがあり、かつシートを検知していない場合のみにOFFとなる(図2(a)参照)。ジャム検知用センサ30は、シートの有無によってON/OFFされる。フォトセンサ17がONの場合は3現象ある。よって、シートの有無についてはジャム検知用センサ30によって検知することができるため、フォトセンサ17とジャム検知用センサ30の検知結果をあわせると、フォトセンサ17がONでジャム検知用センサ30がOFFの場合にはカートリッジがないと判断することができる。
図4(b)は、所定のタイミングで行われる初期化動作の一部を説明するフローチャートである。所定のタイミングとは、電源投入時やスタンバイからの復帰時、および待ち受け中にセンサの検知状態が変化したときなどである。図に示すように、まずジャム検知用センサ30の出力を参照し(S1)、ONであればジャムシートが存在するとして、その旨を表示部などにより報知して終了する(S2)。OFFの場合は、フォトセンサ17の出力を参照し(S3)、ONの場合はカートリッジがない旨を報知して終了する(S4)。OFFの場合は、マイクロスイッチ14の出力を参照し、OFFの場合は開閉カバー13が解放されていることを報知して終了する(S6)。ONの場合には、プリント待ち受け許可の状態となって終了する(S7)。
すなわち、ジャム検知用センサ30がOFFであって、かつフォトセンサ17がOFFの場合には、プロセスカートリッジ5の突き当てリブ5aがセンサレバー16のリブ16bに当接していることを意味し、プロセスカートリッジ5がプリンタPに装着されていると判断することができる。
上記説明した如く構成したことにより、シートを検知するために設けられている既存のセンサを用いて、カートリッジの有無の検出を安価に、かつ確実に行うことができる。従って、装置の生産コストの低減化を図ることができる。
なお、本実施例においてはプロセスカートリッジ5に突き当てリブ5aを設けて説明したが、リブ16bをプロセスカートリッジ5の着脱方向に向かって延長させることでもよい。これにより、プロセスカートリッジ5の形状の自由度を増加させることができる。
[第二実施例]
本発明に係る画像形成装置の第二実施例について説明する。図5はシートまたはカートリッジの有無とセンサおよびレバーの動作を説明する図であって、上記第一実施例と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
上記第一実施例においては、センサレバー16とプロセスカートリッジ5の一部である突き当てリブ5aとが、直接当接する構成であった。これに対し本実施例は、レバーを動作させる押し部材を備え、該押し部材がカートリッジに当接されることによりレバーを動作させる構成である。
図5(a)に示すように、センサレバー16とプロセスカートリッジ5の中間位置には押し部材20が回動可能に設けられている。押し部材20はねじりコイルばね19によってプロセスカートリッジ5に向かって付勢されている。プロセスカートリッジ5を装着した状態においては、プロセスカートリッジ5が押し部材20の先端20aに当接し、押し部材20をねじりコイルばね19の付勢力に抗して回動させ、押し部材20の他端20bがリブ16bから離隔して開放する。これによりセンサレバー16はねじりコイルばね18の付勢力によって回動し、シート搬送路に突出した状態で停止する(第二の位置)。このときセンサレバー16のフラグ16aはフォトセンサ17を遮光し、センサの出力はOFFとなる。
図5(b)に示すように、シートSに形成されたループによって上から押さえつけられると、センサレバー16はねじりコイルばね18の付勢力に抗して回動する(第三の位置)。このときフラグ16aはフォトセンサ17を遮光しなくなるため、フォトセンサ17はONとなる。
図5(c)に示すように、プロセスカートリッジ5を取り外した状態においては、先端20aが開放されるために、ねじりコイルばね19の付勢力によって押し部材20が回動する(第一の位置)。すると押し部材20の他端20bがセンサレバー16のリブ16bに当接して付勢するため、センサレバー16はねじりコイルばね18の付勢力に抗して回動し、フラグ16aがフォトセンサ17を遮光しなくなるため、フォトセンサ17はONとなる。
上記構成にあっても、フォトセンサ17およびジャム検知用センサ30の値と状況の対応、およびこれに対する制御は、上記第一実施例に示したものと同様である(図4参照)。
本実施例のように構成したことにより、プロセスカートリッジ5に突き当てリブ5aのような当接部を設ける必要がない。従って、プロセスカートリッジ5の形状の自由度を増大させることが可能となる。
なお、本実施例においてフォトセンサ17に対するリブ16bの位置関係は2つであるため、ON(第一の状態)とOFF(第二の状態)が入れ替わった構成であっても良い。
[第三実施例]
本発明に係る画像形成装置の第三実施例について説明する。図6は定着装置9の従来の構成を説明する図、図7はシートまたはカートリッジの有無とセンサおよびレバーの動作を説明する図であって、上記第一実施例と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
上記第二実施例においては、センサレバー16とプロセスカートリッジ5の中間位置に、カートリッジに当接されてレバーを動作させる押し部材20を設けて説明した。本実施例ではこの押し部材を、定着装置9への使用者の指fの進入を防ぐための保護部材と兼用させた例を示すものである。
図6に示すように、従来から定着装置9の搬送方向上流側かつ上方側には、定着入口ガイド21を配設していた。これは、ジャム処理の際に使用者があやまって定着装置9の内部に指fを挿入し、ハロゲンヒータ9cによって高温となった定着ローラ9bや加圧ローラ9aに触れてしまうことを防止するものである。従って定着入口ガイド21は、ジャム処理時には定着装置9の入口をなるべく塞いでいることが好ましいが、画像形成時に搬送中のシートが擦れて定着前のトナー画像を乱してしまったり、カールしたシートが突き当たってジャムを生じるおそれもある。このため、定着入口ガイド21は画像形成時には定着装置9の入口から退避し、ジャム処理時には定着装置9の入口を塞ぐことが好ましい。
そこで図7(a)に示すように、本実施例に係る押し部材としてのガイド部材22は、定着手段の上流側に軸22aを中心に回動可能に配設されている。プロセスカートリッジ5を装着した状態においては、プロセスカートリッジ5がガイド部材22の先端22bに当接し、ガイド部材22を自重に抗して回動させる。するとガイド部材22の他端22cも回動して押し上げられ、定着装置9の入口を開放する。このとき他端22cは、センサレバー16からも離隔するため、センサレバー16はねじりコイルばね18の付勢力によって回動し、シート搬送路に突出した状態で停止する。このときセンサレバー16のフラグ16aはフォトセンサ17を遮光し、センサの出力はOFFとなる。
図7(b)に示すように、プロセスカートリッジ5を取り外した状態においては、先端22bが開放されるために、ガイド部材22は自重により他端22cが下降するように回動する。するとガイド部材22は定着装置9の入口を塞ぐため、使用者の指fの挿入を防止する。同時にガイド部材22の他端22cは、下降することによりセンサレバー16を上から押さえつけるため、センサレバー16はねじりコイルばね18の付勢力に抗して回動する。このときフラグ16aはフォトセンサ17を遮光しなくなるため、フォトセンサ17はONとなる。
上記構成にあっても、フォトセンサ17およびジャム検知用センサ30の値と状況の対応、およびこれに対する制御は、上記第一実施例に示したものと同様である(図4参照)。
上記説明した如く、カートリッジに当接されることによりレバーを動作させる押し部材を、定着装置上流側の定着入口ガイドと兼ねさせることにより、新たに押し部材を設ける必要がなく、生産コストの上昇を防止することができる。またカートリッジにレバーを回動させるための当接部(リブなど)を設ける必要もないため、カートリッジの形状の自由度を増大させることが可能となる。
なお、上記各実施例では、プロセスカートリッ5の有無を検知するためのセンサとして、シートのループ量を検知するセンサで兼用する例を示した。しかし本発明はこれに限定するものではなく、例えばシートの幅の長短を切り分けるための幅センサ等であってもよい。すなわち、ジャムの検知する目的に用いないセンサであれば、カートリッジを検知するためのセンサとして兼用することが可能である。また、ジャム検知用センサであっても、当該センサの位置におけるシートの有無を検知する他のセンサを備えているのであれば、カートリッジを検知するためのセンサとして兼用することが可能である。
また、センサの配置位置も、転写、定着間(転写ローラ7と定着装置9の間)のみならず、カートリッジの着脱動作に関連できる位置であればよい。従って例えば、レジストローラ対4と転写ローラ7の間など、他の場所にあっても同様の効果が得られる。さらに、カートリッジとしてプロセスカートリッジのみでなく、現像カートリッジやトナーカートリッジに対しても、同様に本発明を適用することが可能である。
また、上記各実施例においては、フォトセンサ17とセンサレバー16の組み合わせはON/OFFのみであり、フォトセンサ17がONであってもシートがあるのかカートリッジがないのか判別できなかったため、他のセンサ(ジャム検知用センサ)を併用することによって判断を行うよう示した。しかし例えば図2(c)において、フォトセンサ17に対するフラグ16aの位置は、シート検知時とカートリッジ無し時とでフォトセンサ17を挟んだ反対側にある。従って、2つのフォトセンサを備える等の2段スイッチを用いれば、他のセンサを用いることなくカートリッジの有無を検知することが可能となる。
本発明は、着脱可能なカートリッジを備えた画像形成装置に利用することができる。
画像形成装置の全体構成を示す概略断面図である。 シートまたはカートリッジの有無とセンサおよびレバーの動作を説明する図である。 センサおよびレバーの構成を説明する図である。 センサの値と制御を説明する図である。 シートまたはカートリッジの有無とセンサおよびレバーの動作を説明する図である。 定着装置9の従来の構成を説明する図である。 シートまたはカートリッジの有無とセンサおよびレバーの動作を説明する図である。
符号の説明
P …レーザービームプリンタ
S …シート
f …指
1 …給送カセット
2 …給送ローラ
3 …中間ローラ対
4 …レジストローラ対
5 …プロセスカートリッジ
5a …突き当てリブ
6 …感光体ドラム
7 …転写ローラ
8 …レーザースキャナーユニット
9 …定着装置
9a …加圧ローラ
9b …定着ローラ
9c …ハロゲンヒータ
10 …排出中間ローラ対
11 …排出ローラ対
12 …積載トレイ
13 …開閉カバー
13a …ヒンジ
14 …マイクロスイッチ
15 …転送ガイド
15a …ストッパー
16 …センサレバー
16a …フラグ部
16b …リブ
17 …フォトセンサ
18、19 …ねじりコイルばね
20 …押し部材
20a …先端
20b …他端
21 …定着入口ガイド
22 …ガイド部材
22a …軸
22b …先端
22c …他端
30 …ジャム検知用センサ

Claims (9)

  1. カートリッジが着脱可能であって、シートに画像を形成する電子写真画像形成装置において、
    センサと、
    前記センサによって検知されるセンサレバーであって、前記カートリッジが前記電子写真画像形成装置の本体に装着された際に、前記カートリッジの装着に連動して前記センサレバーを第一の位置から第二の位置に移動させる第一当接部と、前記カートリッジが前記電子写真画像形成装置の本体に装着された状態で、前記シートが当接することによって、前記センサレバーを前記第二の位置から第三の位置に移動させる第二当接部と、を有するセンサレバーと、
    前記シートを搬送するための搬送手段と、を有し、
    前記第一当接部は、前記カートリッジが前記本体に装着された際に、前記カートリッジに設けられた突き当てリブと当接することを特徴とする電子写真画像形成装置。
  2. 前記電子写真画像形成装置は、前記カートリッジが有する電子写真感光体に形成された現像像を前記シートに転写するための転写手段と、前記シートに転写された現像像を前記シートに定着するための定着手段とを有し、
    前記センサレバーは、前記転写手段と前記定着手段との間に設けられて、前記転写手段と前記定着手段との間で前記シートが所定量ループした際に、前記シートが前記第二当接部と当接することを特徴とする請求項1に記載の電子写真画像形成装置。
  3. 前記電子写真画像形成装置は前記本体に移動可能に設けられた押し部材であって、前記第一当接部と当接して前記センサレバーを第一の位置に保持する押し部材を有し、
    前記押し部材は、前記カートリッジが前記電子写真画像形成装置の前記本体に装着された際に、前記カートリッジと当接して移動することよって、前記押し部材と前記第一当接部とは離間して、前記センサレバーは前記第一の位置から第二の位置に移動することを特徴とする請求項1または2に記載の電子写真画像形成装置。
  4. 前記第一の位置と前記第三の位置は同じ位置であることを特徴とする請求項に記載の電子写真画像形成装置。
  5. 前記押し部材は、前記カートリッジが前記電子写真画像形成装置の前記本体に装着されていない状態のときに操作者が前記定着手段へ接触するのを阻止する位置に設けられていることを特徴とする請求項3または4に記載の電子写真画像形成装置。
  6. 前記センサは、投光部と、前記投光部から発せられた検知光を受光する受光部とを有し、
    前記センサレバーは、前記第二の位置において前記検知光を遮断する遮光部を有することを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の電子写真画像形成装置。
  7. 更に、前記電子写真画像形成装置は、前記センサレバーの上流側、または、下流側に設けられた前記シートの有無を検知するための第二のセンサを有し、
    前記第二のセンサによって前記シートが無いことを検知し、かつ、前記センサによって前記センサレバーが第二の位置に位置することを検知した際には、前記カートリッジが前記電子写真画像形成装置の前記本体に装着されていると判断することを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の電子写真画像形成装置。
  8. 前記センサレバーが前記第一の位置、または、第三の位置に位置することを前記センサによって検知された際には、画像形成動作は行わないことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の電子写真画像形成装置。
  9. 前記第一当接部は、前記シートを搬送する搬送方向と交差する方向において、前記シートを搬送する搬送領域よりも外側の位置に設けられていることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の電子写真画像形成装置。
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