説明

導光部材、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置

【課題】部品点数削減と組立簡易化を目標にコスト削減し、また省スペース化により画像形成装置小型化にも寄与するトナーとシートの検出手段をを提供する。
【解決手段】シートSの搬送路を挟んで対向する画像形成装置本体のフレーム30に、シートSを検出するための第1検出光76aを発光する第1発光素子90aと、クリーニング容器61内における除去トナーの残量を検出するための第2検出光76bを発光する第2発光素子90bを配置する。また、第1,第2検出光76a,76bを受光する第1,第2受光素子91a,91bを配置する。それら発光手段と受光手段との間で検出光を授受させ、搬送路内のシートSの有無と、クリーニング容器61内のトナー残量を検出するための検出光を導光する部材を1つの導光部材71にまとめている。それにより、部品点数を削減し装置の大型化を抑える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真プロセスを用いて画像を形成する電子写真画像形成装置、その電子写真画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ、及び、検知光を導く為の導光部材に関するものである。
【0002】
電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成方式を用いて転写材に画像を形成するものをいう。電子写真画像形成装置の具体例として、電子写真複写機、ファクシミリ装置、レーザビームプリンタやLEDプリンタなどの電子写真プリンタ、そしてワードプロセッサなどがある。以下、それらを総称して「画像形成装置」という。
【0003】
また、プロセスカートリッジとは、像担持体である電子写真感光体ドラムの周辺に少なくとも帯電装置、現像装置、クリーニング装置のうちのどれかを装着して一体的にカートリッジ化し、それを画像形成装置本体に簡便に着脱できるようにしたものである。
【背景技術】
【0004】
電子写真プロセスを用いたプリンタなどの画像形成装置においては、感光体ドラムのドラム表面を一様に帯電し、画像情報に応じた露光によって潜像をドラム表面に形成する。この潜像を現像剤(以下、「トナー」という)を用いトナー像として顕在化したものを普通紙やOHPシートなどの記録媒体(以下、「シート」という)に転写する。転写されたトナー像を定着装置で加熱し加圧してシート上に定着させることにより、画像記録を行う。かかる画像処理を支障なく実行するためにトナーの補給、あるいは各種プロセス部材に対しメンテナンス作業などを要する。
【0005】
トナー補給やメンテナンスの作業を簡易化するために、感光体ドラムなどを一体化した上記プロセスカートリッジが実用に供されている。プロセスカートリッジはユーザ自ら画像形成装置本体に簡単に装着できかつ取り外しができることから、トナー補給やメンテナンスなどの面倒な作業が非常に容易になる。
【0006】
通常、プロセスカートリッジの内部にはトナーの残量を検出する光透過方式のトナー検出手段が装着されている。たとえば、発光素子から発せられた検出光を第1導光部材に通過させてトナー収容容器の内部に照射する。照射された検出光はそのトナー収容容器内にも設けた第2導光部材を通過して受光素子に至る。この受光素子が検出光を受光したか否かを検出することによって、トナー収容容器内のトナーが必要量足りているかかどうかの残量の判断を行うものである。このトナー残量検出に関する技術について、先に本出願人によって提案された現像装置などがある(たとえば、特許文献1,2,3参照)。
【0007】
一方、画像形成装置本体においては、シート検出手段を搬送路の要所に配置することによってシートが通過したか否か、あるいは搬送中であるか否かなどといった有無を検出するようになっている。そうしたシート検出手段として知られるものに、反射式と透過式の光学式センサがある(たとえば、特許文献4,5参照)。
【0008】
前者の反射式光学式センサの場合、たとえば発光素子と受光素子を1つの基板上に配置し、シートの搬送路を挟んで一方側と他方側に基板と反射部を対向させて配置する。したがって、シートが通過していなければ、発光素子から発せられた検出光が反射部によって反射される。その反射光を受光素子が受光することで、シート「無し」と判断する。それに対して、搬送されてきたシートが光学式センサを通過すると、発光素子から発光された検出光は通過するシートで遮られるので、それによってシート「有り」と判断する。
【0009】
後者の透過式光学式センサの場合、シートの搬送路を挟んで発光素子と受光素子を対向させて配置し、シートの通過によって発光素子から発せられた光が遮られると、それを検出してシート「有り」と判断するものである。
【0010】
【特許文献1】特開平11−194602号公報
【特許文献2】特開2001−125363号公報
【特許文献3】特開2003−131479号公報
【特許文献4】特願平4−207509号公報
【特許文献5】特願平5−23381号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
ところで、以上のようにそれぞれ発光素子と受光素子からなるトナー検出手段およびシート検出手段は画像形成装置本体における別々の部位に装着されている。それら各部位では、発光素子から発せられた検出光を導光して受光素子に戻すための導光部材など検出に必要な関連部品が独自に設けられている。
【0012】
したがって、シートとトナーを検出するのに発光素子や受光素子はもとより、それぞれ独自に導光部材を要することになる。部品点数が増せばそれだけ多くの装着スペースを確保せざるを得ないので、画像形成装置本体の小型化を難しく、組立作業にも手間がかかることがある。
【0013】
本発明の目的は、部品点数を削減し、組立を簡易化することで大幅なコスト低減が可能となり、また部品削減によって画像形成装置本体の小型化にも寄与できる、現像剤と記録媒体の検出手段をコンパクトにまとめて保持する導光部材を提供することにある。
【0014】
また、本発明の目的は、かかる導光部材を装着したプロセスカートリッジと、このプロセスカートリッジを簡便に着脱できるようにした画像形成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0015】
上記目的を達成するために、本発明の代表的な導光部材は、記録媒体に画像を形成する電子写真画像形成装置であって、前記記録媒体が搬送される搬送路と、第1発光素子と、前記第1発光素子から発せられた第1検出光を受光する、前記搬送路における前記記録媒体の有無を検出するための第1受光素子と、第2発光素子と、前記第2発光素子から発せられる第2検出光を受光する第2受光素子と、を有する電子写真画像形成装置に用いられる、現像剤を収納する現像剤収容容器に設けられた前記第1,第2検出光を前記第1,第2受光素子に導くための導光部材であって、前記第1検出光が入出射される第1の入射部および出射部と、前記第2検出光が入出射される第2の入射部および出射部と、前記第2の入射部および出射部の間で前記第2検出光の光路に交差する位置に設けた切欠形状の凹部であって、前記現像剤収容容器における現像剤の量を検出するために、現像剤が侵入する凹部と、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0016】
本発明の導光部材によれば、記録媒体(シート)と現像剤(トナー)を検出する発光素子からの検出光を導光する部分を別々に設けず1つにまとめているので、部品点数が削減し、組立も容易になってコスト低減を実現できる。また、部品点数が少ない分だけ省スペース化が図られ、装置の大型化を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、本発明に係る導光部材とプロセスカートリッジと、そしてそれらが着脱される電子写真画像形成装置のそれぞれ好適な実施形態について、図を参照して詳述する。
【0018】
(画像形成装置)
図1は、電子写真方式によってカラー画像を形成する画像形成装置の具体例であるレーザビームプリンタを示す。プリンタ本体100にはプロセスカートリッジが着脱可能となっており、このプロセスカートリッジ内には一定速度で回転するドラム形状の像担持体である電子写真感光体(感光体ドラム)1が装着されている。この感光体ドラム1が寿命に達したと判断されたときユーザ自身でその感光体ドラム1を交換することができる。また、感光体ドラム1に沿ってプロセスカートリッジ内にはドラムユニット6を構成する後述のクリーニング容器61が備わっており、感光体ドラム1上に残留したトナーを除去してそのクリーニング容器61に蓄えるようになっている。したがって、除去したトナーがクリーニング容器61内で満杯になったことの時期に合わせ、満杯を検出した信号によってユーザは感光体ドラム1あるいはクリーニング容器61などを交換することができる。
【0019】
そこで、感光体ドラム1のドラム表面は帯電手段2によって一様に帯電される。帯電された感光体ドラム1のドラム表面に露光手段(図示略)から画像情報に応じたレーザ光を照射して潜像を形成する。この潜像をたとえばY(イエロー),M(マゼンタ),C(シアン),K(ブラック)の4色に対応する4つの現像装置4a,4b,4c,4d(以下、符号「1」で代表させて表記する)によって順に現像する。感光体ドラム1上に形成された現像画像は順に中間転写体ベルト5に重ねて転写されることで、カラー画像が形成される。このカラー画像は給送部16から搬送手段12によって搬送されてきた記録媒体である記録紙やOHPシートなどのシートSに中間転写体ベルト5から転写される。転写後のシートSは定着装置20に送られ、ここでカラー画像を定着してから画像形成装置本体の上面の排出部24へと排出する。上記各部の動作は次のとおりである。
【0020】
感光体ドラム1上に形成された潜像は、現像装置4によってトナーを用いてトナー像として可視像化され、中間転写体ベルト5に転写される。
【0021】
中間転写体5はカラー画像形成時に各現像装置で現像したトナー像を4色の各画像にわたって重ね合わせて転写される。このため、中間転写体ベルト5は感光体ドラム1の周速度に同期して図1中反時計回り方向に回転する。重ねてトナー像の転写を受けた中間転写体ベルト5は、電圧を印加された転写手段としての転写ローラ13によってシートSに中間転写体5上 の各色トナー像を同時に重ねて転写する。
【0022】
中間転写体ベルト5へのトナー像転写後、感光体ドラム1の表面に残留したトナーはクリーニングブレード62によって除去される。除去された残トナーはクリーニング容器61に蓄えられる。残トナーとともにクリーニング容器61内のトナーの量は後述するトナー検出手段によって検出され、その検出信号に基づいてクリーニング容器内のトナーが満杯かまたは必要量が存在しているか否かを判断するようになっている。
【0023】
また一方、図1とこの一部を拡大した図2に示すように、シートSを搬送する搬送手段が次の各部材によって構成され、搬送路に沿って配置されている。シートSを積載して収納するカセット17を有し、このカセット17から1枚ずつ送り出する給送ローラ18を有する。また、搬送路に沿って搬送ローラ12a,12bとレジストローラ19が配置され、そして画像形成後に定着処理を終えたシートSを排出する排出ローラ23などによってシート搬送手段が構成されている。すなわち、画像形成時、給送ローラ18は画像形成動作に応じて回転し、カセット17内のシートSを一枚ずつ分離して給送する。カセット17から送り出されたシートSはレジストローラ19に向かって搬送される。レジストローラ19は搬送されてきたシートSの先端を突き当てて、シートSの斜行を補正などするためにシートSを一時的に静止待機させる。そうした非回転動作と、シートSを中間転写体5に向けて搬送する回転動作とを所定のシーケンスで行い、次工程である転写工程時の画像とシートSとの位置合わせを行うことでカラー画像が転写される。
【0024】
レジストローラ19でシートSは一時停止されるので、先行するものと後続のシートSとの搬送タイミングを好適に設定するために、画像形成装置本体の好都合な個所に本実施形態のシート検出手段が配置されている。
【0025】
カラー画像が転写されたシートSは、定着装置20に送り込まれてここで加熱および加圧されてシートS上のトナー像を定着する。定着装置20は、シートSを加熱するための定着ローラ21a,21bと、シートSを定着ローラ21a,21bに圧接させるための加圧ローラ(図示略)などによって構成されている。定着ローラ21a,21bはそれぞれ内部にヒータを有して回転駆動される。トナー像が定着されたシートSはシート搬送手段の上記排出ローラ23によって排出部24へと排出される。
【0026】
(導光部材:第1実施形態)
次に、シート検出手段とトナー検出手段で検出光を導光する部分を1つにまとめて保持する本実施形態の導光部材について説明する。
【0027】
図3および図4はシート検出手段を示す。シートSを搬送する搬送路を挟んで一方側のプリンタ本体100のフレーム30と対向する他方側にクリーニング容器(現像剤収容容器)61が配置されている。この場合のクリーニング容器61は上記プロセスカートリッジに装着された状態で画像形成装置本体に着脱されるものである。
【0028】
また、上記フレーム30に設けた基板上には第1発光素子(発光手段)90aと第1受光素子(受光手段)91aが配置されている。第1発光素子90aから発せられた第1検出光76aは、クリーニング容器61に設けた本実施形態の導光部材71に第1の入射部72aから入射される。第1検出光76aは第1,第2の反射面74a,74bを反射して導光される。すなわち、第1検出光76aが第1の入射部72aに入射されると第1の反射面74aを反射して導かれ、さらに第2の反射面74bを反射して導かれて第1の出射部73aから射出される。すなわち、第1発光素子90aからの第1検出光76aを搬送路の向こう側の導光部材71に受け止めさせ、反射させて導光することによって呼び戻して第1受光素子91aで受光させる。そのような入出射によって第1検出光76aを搬送路を挟んで授受させることにより、搬送路をシートSが通過した否かを検出し、シートSの有無を判断する。
【0029】
同じく図3と図4を参照して、トナー検出手段については、フレーム30の基板上に第2発光素子90bと第2受光素子91bを配置して構成されている。図3において、第1発光素子90bから発せられた第2検出光76bは、クリーニング容器61に設けた導光部材71の第2の入射部72bに入射される。第2検出光76bは第3,第4の反射面74c,74dを反射して導光される。すなわち、第2検出光76bが第2の入射部72bから入射されると第3の反射面74cを反射して導かれ、導光部材71に切欠形状に設けた凹部75を横切り、さらに第4の反射面74dを反射して導光され、第2の出射部73bから射出される。ここまでで分かるように、第1の反射面74aと第3の反射面74cは導光部材71の背後の傾斜した同一面に設けられ、第2の反射面74bと第4の反射面74dもまた背後傾斜面の同一面に設けられている。
【0030】
ところで、クリーニング容器61には電子写真感光体上つまり感光体ドラム1上に残留したトナーを除去して蓄えている。そして、その除去トナーが導光部材71に設けた上記凹部75に侵入って滞留しておれば、その滞留した除去トナーによって第2検出光76bが遮られる。そうした遮光によって第2検出光76bは第2受光素子91bまで届かない。それを検出することによって、クリーニング容器61内のトナーが満杯か、所要量まで残存しているかどうかといったように、設定量に達しているか否かを判断する。
【0031】
以上から理解されるように、この第1実施形態によれば、現像剤収容容器としてのクリーニング容器61にシートSとトナー残量を検出する各検出光を反射しかつ案内する導光のための部材を1つの導光部材71にまとめて保持させた構造である。すなわち、そうした導光部材71に第1,第2発光素子90a,90bと第1,第2受光素子91a,92bを対応させ、1つの導光部材71を第1,第2検出光の授受用として介在させている。それによってコンパクトになって少なくとも導光部材は従来よりも削減し、部品装着スペースも大幅に縮減できるので、画像形成装置本体の小型化に寄与し、しかも大幅なコスト削減が可能になる。
【0032】
なお、この第1実施形態のように、クリーニング容器61内におけるトナー量が満杯か、それとも所要量に達しているか否かを検出している。つまり、クリーニング容器61内に蓄えられているトナーは上記感光体ドラム1の表面に残留したトナーであり、クリーニング部材62によって除去されて蓄えられているものである。しかし、そうしたクリーニング容器61内の除去トナー量検出に限定されない。上記Y,M,C,K色に対応する4つの現像装置4a,4b,4c,4dのそれぞれに備わる現像容器を「現像剤収容容器」として、その内部でのトナー量の満杯検出に適用することでも勿論可能である。
【0033】
(導光部材:第2実施形態)
図5は、第2実施形態による導光部材71を示す。この導光部材71では、角度をもって図示しない第1,第2発光素子から照射される第1,第2検出光76a,76bが第1,第2の入射部72a,72bから入射される。第1,第2検出光76a,76bは導光部材71の背面である反射面74を反射して導光され、導光部材71に設けた第1,第2の出射部73a,73bから角度を有して射出される。第1実施形態と同じく、第1検出光76aはシート検出に用い、第2検出光76bはトナー検出に用いることができる。また、この第2実施形態の導光部材71の場合、トナーの有無検出用の上記第2検出光76bの光路に交差する位置に凹部75を設けておくことができる。
【0034】
(導光部材:第3実施形態)
また、図6は、第3実施形態による導光部材71を示す。この場合第2発光素子(図示略)から発せられたの第2検出光76bはクリーニング容器61側の導光部材71の第2の入射部72bに入射され、導光部材71に設けた反射部92の反射面を反射して導光される。反射された第2検出光76bは第2の出射部73bから出射して第2の受光素子(図示略)で受光する。図6からも分かるように、第2の入射部72bと第2の出射部73bとは導光部材71における同一部を兼用して設けられている。また、この場合も、導光部材71においては、トナー有無検出用の第2検出光76bの光路に交錯する位置に切欠形状の凹部75を設けることができる。
【0035】
以上、本発明の共用検出装置について数例の実施形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない範囲内でその他の実施形態、応用例、変形例およびそれらの組み合わせも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】本発明に係る導光部材が装着された画像形成装置の具体例としてレーザビームプリンタを示す図。
【図2】同レーザビームプリンタにおける搬送系を示す図。
【図3】第1実施形態による導光部材を示す図。
【図4】同第1実施形態の導光部材の機能を詳しくを示す図。
【図5】第2実施形態による導光部材を示す図。
【図6】第3実施形態による導光部材を示す図。
【符号の説明】
【0037】
1 感光体ドラム(電子写真感光体)
2 帯電手段
4a,4b〜 現像装置
5 中間転写体ベルト
6 ドラムユニット(クリーニング装置)
10 ロータリーユニット
11 中間転写ベルト
12 搬送ローラ
13 転写ローラ
16 給送部
17 給送カセット
18 給送ローラ
19 レジストローラ
20 定着装置
21a,21b 定着ローラ
23 排出ローラ
24 排出部
30 画像形成装置本体のフレーム
41a,41b〜 現像容器
45a,45b〜 現像ローラ
50 トナー供給ローラ
60 クリーニング手段
61 クリーニング容器
62 クリーニングブレード
71 導光部材
72a 第1の入射部
72b 第2の入射部
73a 第1の出射部
73b 第2の出射部
74 反射面
74a 第1の反射面
74b 第2の反射面
74c 第3の反射面
74d 第4の反射面
75 凹部
76a 第1検出光
76b 第2検出光
90a 第1発光素子(発光手段)
90b 第2発光素子(発光手段)
91a 第1受光素子(受光手段)
91b 第2受光素子(受光手段)
92 反射部
100 画像形成装置
S シート(記録媒体)
T トナー(現像剤)

【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画像形成装置であって、前記記録媒体が搬送される搬送路と、第1発光素子と、前記第1発光素子から発せられた第1検出光を受光する、前記搬送路における前記記録媒体の有無を検出するための第1受光素子と、第2発光素子と、前記第2発光素子から発せられる第2検出光を受光する第2受光素子と、を有する電子写真画像形成装置に用いられる、現像剤を収納する現像剤収容容器に設けられた前記第1,第2検出光を前記第1,第2受光素子に導くための導光部材であって、
前記第1検出光が入出射される第1の入射部および出射部と、
前記第2検出光が入出射される第2の入射部および出射部と、
前記第2の入射部および出射部の間で前記第2検出光の光路に交差する位置に設けた切欠形状の凹部であって、前記現像剤収容容器における現像剤の量を検出するために、現像剤が侵入する凹部と、
を有することを特徴とする導光部材。
【請求項2】
前記導光部材は、
前記第1検出光を前記第1の入射部から出射部に導く少なくとも1つの反射面を有し、また前記第2検出光を前記第2の入射部から出射部に導く少なくとも1つの反射面を有することを特徴とする請求項1に記載の導光部材。
【請求項3】
前記第1検出光を導く前記反射面が第1,第2の反射面からなり、また前記第2検出光を導く前記反射面が第3,第4の反射面からなっているとき、
前記第1の反射面と前記第3の反射面を同一面に設け、かつ前記第2の反射面と前記第4の反射面を同一面に設けたことを特徴とする請求項2に記載の導光部材。
【請求項4】
記録媒体に画像を形成する電子写真画像形成装置であって、前記記録媒体が搬送される搬送路と、第1発光素子と、前記第1発光素子から発せられた第1検出光を受光する、前記搬送路における前記記録媒体の有無を検出するための第1受光素子と、第2発光素子と、前記第2発光素子から発せられる第2検出光を受光する第2受光素子と、を有する電子写真画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面から現像剤を除去するクリーニング部材と、
前記クリーニング部材によって除去された前記現像剤を収納する現像剤収容容器と、
前記現像剤収容容器に設けられた前記第1,第2検出光を前記第1,第2受光素子に導くための導光部材であって、
前記第1検出光が入出射される第1の入射部および出射部と、
前記第2検出光が入出射される第2の入射部および出射部と、
前記第2の入射部および出射部の間で前記第2検出光の光路に交差する位置に設けた切欠形状の凹部であって、前記現像剤収容容器における現像剤の量を検出するために、現像剤が侵入する凹部と、
を有することを特徴とする導光部材と、
を有すことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項5】
前記導光部材は、
前記第1検出光を前記第1の入射部から出射部に導く少なくとも1つの反射面を有し、また前記第2検出光を前記第2の入射部から出射部に導く少なくとも1つの反射面を有することを特徴とする請求項4に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項6】
前記第1検出光を導く前記反射面が第1,第2の反射面からなり、また前記第2検出光を導く前記反射面が第3,第4の反射面からなっているとき、
前記第1の反射面と前記第3の反射面を同一面に設け、かつ前記第2の反射面と前記第4の反射面を同一面に設けたことを特徴とする請求項5に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項7】
記録媒体に画像を形成する電子写真画像形成装置であって、
a)前記記録媒体が搬送される搬送路と、
b)第1発光素子と、
c)前記第1発光素子から発せられた第1検出光を受光する、前記搬送路における前記記録媒体の有無を検出するための第1受光素子と、
d)第2発光素子と、
e)前記第2発光素子から発せられる第2検出光を受光する第2受光素子と、
f)前記電子写真画像形成装置に取り外し可能に装着されたプロセスカートリッジであって、
電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面から現像剤を除去するクリーニング部材と、
前記クリーニング部材によって除去された前記現像剤を収納する現像剤収容容器と、
前記現像剤収容容器に設けられた前記第1,第2検出光を前記第1,第2受光素子に導くための導光部材であって、前記第1検出光が入出射される第1の入射部および出射部と、前記第2検出光が入出射される第2の入射部および出射部と、前記第2の入射部および出射部の間で前記第2検出光の光路に交差する位置に設けた切欠形状の凹部であって、前記現像剤収容容器における現像剤の量を検出するために、現像剤が侵入する凹部と、を有することを特徴とする導光部材と、
を有するプロセスカートリッジと、
を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。

【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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【公開番号】特開2008−299153(P2008−299153A)
【公開日】平成20年12月11日(2008.12.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−146475(P2007−146475)
【出願日】平成19年6月1日(2007.6.1)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】