画像形成装置
【課題】検知精度の高いトナー残量検知手段を提供することを目的とする。
【解決手段】トナー像が形成される像担持体と、該像担持体にトナー像を形成するための少なくとも1つの作像装置とが一体的に組み付けられ、現像剤収納部が像担持体の下方に位置するプロセスカートリッジを有し、プロセスカートリッジは、画像形成装置本体に対して像担持体の長手方向に脱着可能に構成されており、プロセスカートリッジのトナー残量を光学的に検知する手段を有する画像形成装置において、トナー残量を光学的に検知する手段は、プロセスカートリッジの長手方向中央近傍に配置され、トナー残量を光学的に検知する手段は、プロセスカートリッジの装着状態において、プロセスカートリッジのトナー検知部に付勢されている。
【解決手段】トナー像が形成される像担持体と、該像担持体にトナー像を形成するための少なくとも1つの作像装置とが一体的に組み付けられ、現像剤収納部が像担持体の下方に位置するプロセスカートリッジを有し、プロセスカートリッジは、画像形成装置本体に対して像担持体の長手方向に脱着可能に構成されており、プロセスカートリッジのトナー残量を光学的に検知する手段を有する画像形成装置において、トナー残量を光学的に検知する手段は、プロセスカートリッジの長手方向中央近傍に配置され、トナー残量を光学的に検知する手段は、プロセスカートリッジの装着状態において、プロセスカートリッジのトナー検知部に付勢されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、現像剤量を検知する検知手段を有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、複写機やレーザビームプリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置において、次のように構成されているものがある。すなわち、像担持体(感光ドラム)やドラム周りのクリーナや現像器等をいわゆるカートリッジとしてユニット化し、このユニットごとプリンタ本体、すなわち画像形成装置本体に対して交換自在なように構成されているものがある。
【0003】
このカートリッジの交換が行われる条件の一つには現像剤(トナー)切れがあるが、最近では予めトナー残量情報をユーザに知らせスムーズな交換を促すために、様々な方法でカートリッジ内のトナー残量の検知が行われている。
【0004】
その方法の一つに、光透過式トナー残量検知がある。
光透過式トナー残量検知方式においては、画像形成装置本体などに取り付けられたLEDなどの発光部により発光された検知光を、カートリッジのトナー容器に取り付けられたライトガイドや光透過窓を介してトナー容器の内部へ導く。
【0005】
トナー容器内に入射した検知光は、トナー残量などの条件に依存して、光透過窓などを介して再度トナー容器の外部へ出射される。その後、検知光は、トナー容器141に取り付けられたライトガイドにより画像形成装置本体などに取り付けられたフォトトランジスタなどの受光部へ導かれる。
【0006】
一般的に、トナー容器の内部には、トナーを撹拌しつつ現像ローラの方向へトナーを搬送するための回転撹拌部材が設けられており、検知光は、撹拌部材の回転及びトナーによって遮られる。そして、トナー残量が少なくなるほど光の透過時間は長くなっていく。このような方法により、検知光の透過時間を検出することによりトナー容器内のトナー残量を推測検知することができる。
【特許文献1】特開2003−131479号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、受光部で得られる波形が、容器の形状や、光透過窓や攪拌部材の位置関係等になどの影響を受けてバラツキを生じることがある。
【0008】
また、カートリッジを挿入する際、まず位置決め部から離れた位置から挿入を開始し、挿入が完了した時点で挿入方向と交差する方向に移動し位置決め部に当接するといった挿入軌跡を取る場合がある。
【0009】
これは装置本体側の位置決め部とカートリッジの被位置決め部が常に接した状態でカートリッジを挿入した場合、位置決め部及び被位置決め部の削れや、摩擦によるユーザビリティの悪化が懸念される為である。
【0010】
そして、このような挿入軌跡を取る場合に、位置決め部とは逆方向から現像剤収納部内のトナーを検知しようとすると、検知手段はカートリッジの挿入が完了するとカートリッジから離れてしまい、カートリッジに設けられた入射窓及び出射窓と、発光部及び受光部
との間にギャップが生じてしまう場合があった。
【0011】
これによって、入射窓に取り込む光量や出射窓から出射する光量が少なくなったり、ばらついたりすることで検知精度の劣化を生じるという問題があった。
【0012】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、カートリッジに設けられた入射部及び出射部と、装置本体に設けられた検知手段との位置ずれを小さくすることにより、現像剤量の検知精度を上げることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記目的を達成するために本発明にあっては、現像剤を収納する現像剤収納部と、前記現像剤収納部の内部へ光を導くための入射部と、前記現像剤収納部の外部へ光を導くための出射部と、を有するカートリッジが取り外し可能に装着される画像形成装置において、前記カートリッジが、前記画像形成装置の装置本体の外部から内部へ挿入された後に、挿入された挿入方向に対して交差する交差方向に移動することにより、前記カートリッジと当接して、前記カートリッジを前記装置本体に位置決めする位置決め部と、前記入射部へ入射するための光を発光する発光部と、前記出射部から出射した光を受ける受光部と、を有し、前記現像剤収納部に収納された現像剤量を光学的に検知する検知手段と、を有し、前記検知手段は、前記カートリッジが前記位置決め部に位置決めされた状態で位置する検知位置と、前記カートリッジが前記挿入方向に沿って前記装置本体に挿入されるのを許容するために前記検知位置から退避した退避位置と、の間を移動可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、カートリッジに設けられた入射部及び出射部と、装置本体に設けられた検知手段との位置ずれを小さくすることにより、現像剤量の検知精度を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【実施例1】
【0016】
[全体構成]
図1は、本発明に係る画像形成装置の概略断面図である。本実施例にて、電子写真画像形成装置は、カラー電子写真画像形成装置とされる。ただし、本発明は斯かるカラー電子写真画像形成装置に限定されるものではなく、モノカラー電子写真画像形成装置でも良く、更には、他の種々の電子写真画像形成装置に適用し得る。
【0017】
先ず、本実施例のカラー電子写真画像形成装置の全体構成について説明する。
【0018】
図1を参照すると、本実施例にてカラー電子写真画像形成装置100は、水平方向に対して傾斜して並設された4個の像担持体としてのドラム状の電子写真感光体(以下、「感光体ドラム」という。)1(1a〜1d)を備える。感光体ドラム1は、矢印A方向に不図示の駆動手段により回転駆動される。感光体ドラム1の周囲には、その回転方向に従って順に、種々のプロセス手段が配置される。
【0019】
つまり、感光体ドラム1の回りには、感光体ドラム1の表面を均一に帯電するための、
帯電ローラのような帯電手段2(2a〜2d)、及び、画像情報に基づきレーザーを照射し、感光体ドラム上に静電潜像を形成するスキャナユニット3が配置される。更に感光体ドラム1の回りには、感光体ドラム1上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像装置を構成する現像ユニット4(4a〜4d)、及び、感光体ドラム1上のトナー像を記録媒体である記録紙12に転写するための中間転写ベルト5が配置される。さらに、感光体ドラム1の回りには、転写後の感光体ドラム1表面に残った転写残トナーを除去するクリーニング部材6(6a〜6d)が設けられる。
【0020】
本実施例においては、感光体ドラム1、及び、感光体ドラム1に関わるプロセス手段としての、帯電手段2、現像ユニット4、クリーニング部材6は、一体的にカートリッジ化され、プロセスカートリッジ7(7a〜7d)を形成している。各プロセスカートリッジ7(7a〜7d)は、電子写真画像形成装置本体100Aに取り外し可能に装着される。
【0021】
また、本実施例においては、プロセスカートリッジ7(7a〜7d)は全て同一形状を有しており、その中に内包される現像剤、(本実施例では非磁性一成分現像剤(以下、「トナー」という。))は、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックである。
【0022】
電子写真画像形成装置本体100Aの装着手段(不図示)にて装着されたプロセスカートリッジ7(7a〜7d)の上方には、中間転写装置としての中間転写ベルト5が配置される。中間転写ベルト5は、プロセスカートリッジ7(7a〜7d)に設けられた全ての感光体ドラム1(1a〜1d)に当接し、矢印B方向に循環移動する。
【0023】
中間転写ベルト5の内側には、感光体ドラム1に対向する4個の、一次転写手段としての一次転写ローラ8(8a〜8d)が並設される。一次転写ローラ8に不図示の高圧電源からトナーと逆極性のバイアスが印加されることによって、感光体ドラム1上のトナー像は中間転写ベルト5上に一次転写される。
【0024】
その後、中間転写ベルト5の移動と同期をとった記録紙12が給紙ローラ12a、搬送ローラ12b、12c等の搬送手段により搬送される。二次転写手段としての二次転写ローラ9が、配置された二次転写部にて、記録紙12を介して中間転写ベルト5に当接する。二次転写ローラ9は、一次転写ローラ8と同様な構成とされ、不図示の高圧電源からトナーと逆極性のバイアスが印加され、中間転写ベルト5上の4色トナー像は、一括して記録紙12上に二次転写される。
【0025】
4色トナー像が転写された記録紙12は、定着装置10に搬送され、熱及び圧力を加えられることで記録紙12にトナー像が定着される。また、中間転写ベルト5上の二次転写残トナーは、転写ベルトクリーニング装置11によって清掃除去される。
【0026】
[プロセスカートリッジ]
次に、図2を参照して、本実施例のプロセスカートリッジ7(7a〜7d)について更に説明する。図2は、電子写真画像形成装置本体100Aに装着された状態とされるプロセスカートリッジ7(7a〜7b)の主断面図である。
【0027】
プロセスカートリッジ7は、感光体ドラム1等を備えた第一ユニットとしての感光体ユニット13、及び、現像剤担持体としての現像ローラ17等を備えた第二ユニットとしての現像ユニット4を有している。以下、各ユニットについて説明する。
【0028】
感光体ユニット13のクリーニング枠体14には、感光体ドラム1が不図示の軸受を介して回転可能に取り付けられている。感光体ドラム1の周上には、帯電ローラ2、クリーニング部材6が配置されている。クリーニング部材6によって感光体ドラム1表面から除
去された残留トナーは除去トナー室14aに落下する。
【0029】
感光体ドラム1は、駆動モータ(不図示)の駆動力が感光体ユニット13に伝達されることで、画像形成動作に応じて回転駆動させる。クリーニング枠体14には帯電ローラ軸受15が、帯電ローラ2の中心と感光体ドラム1の中心を通る矢印C方向に移動可能に取り付けられている。帯電ローラ2の軸2aは、帯電ローラ軸受15に回転可能に取り付けられており、帯電ローラ軸受15は、帯電ローラ加圧バネ16により感光体ドラム1に向かって付勢される。
【0030】
現像ユニット4の現像枠体18には、トナーを収納する現像剤収納部としての現像剤収納室18a(以下、「トナー収納室」という。)と、感光体ドラム1と接触して矢印D方向に回転する現像剤担持体としての現像ローラ17が配置された現像室18bとが設けられている。
【0031】
本実施例にて、現像室18bは、トナー現像剤収納室18aに対して上方に配置され、トナー現像剤収納室18aと現像室18bとは、トナー現像剤収納室18aの上方に位置した開口部18cにて連通している。
【0032】
現像室18b内の現像ローラ17は、現像枠体18の両側にそれぞれ取り付けられた軸受(不図示)を介して、回転可能に現像枠体18に支持されている。また現像ローラ17の周上には、現像ローラ17に接触して矢印E方向に回転する現像剤供給部材(以下、「トナー供給ローラ」という。)20と、現像ローラ17上のトナー層を規制するための現像ブレード21がそれぞれ配置されている。
【0033】
さらに、現像枠体18に設けられたトナー収納室18aには、収容されたトナーを撹拌するとともに前記トナー供給ローラ20へトナーを搬送するために、トナー収納室18aに回転自在に支持された現像剤撹拌部材22(以下、「トナー撹拌部材」という。)が設けられている。
【0034】
トナー収納室18aは、カートリッジが装置本体100Aに装着された状態にて、即ち、図2に示す姿勢にて、トナー撹拌部材22の回転方向Gに沿って、底壁面W1と、底壁面W1に連接してトナー収納室18aの内方へと傾斜した第1壁面W2とを有する。更に、トナー収納室18aは、第1壁面W2に連接し、開口部18cへと至る第2壁面W3と、第2壁面W3から前記底壁面W1へと至る第3壁面W4とを有する。
【0035】
トナー収納室18aにて、トナー撹拌部材22は、詳しくは後述するが、その先端部が底壁面W1及び第1壁面W2に接触して移動する。従って、トナー収納室18aのトナーTは、底壁面W1から第1壁面W2へと持ち上げて搬送され、そして、第3壁面W3に沿って開口部18cへと案内される。
【0036】
開口部18cへと導入されなかったトナーTは、トナー収納室18a内へと落下するか、或いは、第3壁面W4に沿ってトナー収納室18a内方へと案内される。
【0037】
また、現像ユニット4は、現像側板19R、19Lに設けられた、穴部19Ra、19Laに嵌合する結合軸23R、23Lを中心にして感光体ユニット13に揺動可能に結合されている。プロセスカートリッジ7の画像形成時においては、現像ユニット4は、現像ユニット加圧バネ24により付勢されているため、結合軸23を中心に矢印F方向に回転し、現像ローラ17が感光体ドラム1に当接する。
【0038】
[トナー量検知構成]
次に、図2〜図5を参照して、本実施例の光透過式現像剤量検知(以下、「トナー残量検知」という。)について説明する。
【0039】
図2に示すように、トナーを収納するトナー収納室18a内に設けられたトナー撹拌部材22は、G方向に回転することでトナー供給ローラ20にトナーを搬送している。
【0040】
図3に示すように、トナー撹拌部材22は、樹脂成形品の軸部材22aと、一端が軸部材22aに取り付けられた、トナー撹拌を行うための可撓性シート状部材である撹拌シート22bで構成される。可撓性シート状部材22bとしては、例えば、ポリエステルフィルム、ポリフェニレンスルフィドフィルムなどの可撓性の樹脂製シートを用いて好適に作製することができる。シート状部材22bの厚みは、50〜250μmが好適である。
【0041】
トナー収納室18aの底部のトナーまで撹拌、搬送できるように、撹拌シート22bの短手方向の長さR0は、撹拌部材回転中心Oから、特に、トナー収納室壁面W1、W2、W4までより長くしている。また、撹拌シート22bの長手方向長さW0は、撹拌部材22の回転軸方向の両側に位置するトナー収納室18aの両側壁面間の長さとされる。
【0042】
撹拌部材22への駆動力の伝達は、軸部材22a端部に設けた嵌合穴22cに、現像枠体18のトナー収納室18a側面を貫通して挿入される駆動ギア(不図示)によって行われる。
【0043】
一方、トナー収納室18aには、光透過式トナー残量検知を行うためのトナー残量検知手段が配置される。図4、図5(a)、(b)に示すように、現像枠体18のトナー収納室18aを形成する壁面(第1壁面W2)に、現像剤検知部材としての一対の光透過部材40、41が、現像ローラ17の長手方向に沿って対向して配置されている。光透過部材40、41は、トナー撹拌部材22の回転中心Oを通る水平線Hより上方に配置されている。
【0044】
光透過部材40は、電子写真画像形成装置本体100Aに設けられた発光部であるLED204(図4、5参照)から発光された検知光Lをトナー収納室18aの内部へ入射させる入射部として機能する。また、光透過部材41は、トナー収納室18aの内部を透過した検知光Lをトナー収納室18aの外部へ出射する出射部として機能する。即ち、光透過部材41は、電子写真画像形成装置本体100Aに設けられた受光部であるフォトトランジスタ205(図4、5参照)へ検知光Lを出射する。
【0045】
光透過部材40は、トナー収納室18a内部に露出する透過窓40aと、LED204から発光された検知光Lを透過窓40aへ導くライトガイド40bとが一体化されている。
【0046】
光透過部材41は、トナー収納室18a内部に露出する透過窓41aと、トナー収納室18a及び透過窓41aを透過した検知光Lをフォトトランジスタ205へ導くライトガイド41bとが一体化されている。
【0047】
なお、ライトガイド40bは、図5(a)に示すように、LED204からの光Lを透過窓40aへ導くために、途中に反射面40b1を有している。また、図4に示すように、透過窓40aがライトガイド41bの透過窓41aに対向するようになっている。同様に、図5(b)に示すように、ライトガイド41bは、透過窓41aから入射した光がフォトトランジスタ205へ導かれるように途中に反射面41b1を有している。
【0048】
[トナー残量検知方法]
図6〜図13を用いて、トナー残量検知方法の詳細について説明する。
【0049】
図6は、トナー収納室18a内のトナーTが所定量堆積しており、トナー撹拌部材22がトナーの上面H1、H2よりも上方にいる状態を示す。また、図13は、フォトトランジスタ205で得られる波形を示している。そして、フォトトランジスタ205から光量に応じて得られた電気信号を受けた、装置本体100Aに設けられた制御部(不図示)では、所定光量(閾値)以上の光量を受光している時間を透過時間として計測する。そして、その透過時間からトナー残量を推測する。
【0050】
図6の状態における、フォトトランジスタ205で得られる波形は、図13における(A)の部分に該当する。即ち、トナーは、光透過部材40、41に所には達していないため、検知光Lはトナー収納室18a内を透過している。
【0051】
この状態から撹拌部材22が回転し、撹拌シート22bが撹拌部材右側のトナーの上面H2(図6参照)を押すことにより、撹拌部材左側のトナーの上面H1(図6参照)が上昇する。
【0052】
トナーの上面H1は、トナー収納室18aの傾斜壁面W2に沿って上昇していき、図7では、光透過部材40、41へトナーの上面H1が到達した状態である。
【0053】
この直後より、トナー収納室壁面W2に設けた一対の光透過部材40、41の間にトナーが介在することにより、LED204から発光された検知光Lが遮断され、図13に示すように、フォトトランジスタ205では検知光Lが受光されなくなる((B)の状態)。
【0054】
この後、トナー撹拌部材22の回転によりトナーの上面H1は、トナー収納室壁面W2に沿って上昇していく。
【0055】
図8に示すように、トナー撹拌シート22b上のトナーは、トナー自身による斜面Vが急になると、トナー撹拌シート22bから落下し、再びトナー収納室18a上へと堆積する。
【0056】
この時点では、まだトナー収納室壁面W2に設けた一対の光透過部材40、41の間にはトナーが存在し、図13に示すように検知光Lは遮断された状態である((C)の状態)。
【0057】
図9の状態は、トナー撹拌部材22の回転により、撹拌シート22bが光透過部材40、41を通過した直後を示している。
【0058】
トナー撹拌部材22の回転によりトナー収納室壁面W2に沿って押し上げられた撹拌シート22b上のトナーTは、まだシート22b上に残っている。しかし、撹拌シート22bが通過したためトナー収納室壁面W2に設けた一対の光透過部材40、41にはトナーTが無くなり、検知光Lは図13に示すように再び透過する状態になる((D)の状態)。
【0059】
ここで、本実施例では、図10に示すように、トナー収納室壁面W2をトナー収納室18aの内側へ傾けてある。なお、本実施例にて傾斜壁面W2は、平面状の傾斜面とされているが、トナー収納室18aの内方へと湾曲した壁面とすることも可能である。
【0060】
従って、この時、トナー収納室壁面W2に沿って押し上げられ、撹拌シート22b上に滞留するトナーTが、図24に示すように一対の光透過部材40、41の間に落下して光
透過部材40、41の検知光Lの透過を妨げることはない((E)の状態)。
【0061】
ここで、前述の通り、撹拌シート22bの短手方向の長さR0(図3参照)(トナー撹拌部材22の中心Oから撹拌シート22bの先端22bAまでの半径R01と略同じ)は、撹拌部材22の中心Oからトナー収納室壁面W2までの距離Rより長くしている。そのため、撹拌シート22b上に載って搬送されるトナーTが撹拌シート22bとトナー収納室壁面W2の隙間からこぼれ落ちることを極力防いでいる。
【0062】
その後、トナー撹拌部材22の回転により、トナー撹拌シート22bがトナー収納室壁面W2に沿ってトナーを搬送し続ける。そして、トナー撹拌部材22は、トナー撹拌シート22bの先端部22bAが壁面W2との接触が離れ、解放される位置Pに至る。
【0063】
ここで、位置Pをトナー撹拌シート22bの先端部22bA(図3参照)が通過すると、トナー撹拌シート22bの先端部22bAの回転半径R01より、トナー撹拌部材22の回転中心Oからトナー収納室壁面Wへの長さRが長くなる。従って、それまで撓んで回転していたトナー撹拌シート22bは、真っ直ぐに伸びるのと同時にトナー撹拌シート22b上に載っていたトナーTが跳ね飛ばされる。
【0064】
本実施例によると、位置Pは、トナー収納室壁面W2の光透過部材40、41の鉛直方向の真上よりトナー収納室内側になるように設けてある。そのため、前述のように、位置Pにおいてトナー撹拌シート22bから落下するトナーTが光透過部材40、41へ直接降りかかり検知光Lの透過を妨げることはない。
【0065】
即ち、図13に示すように、フォトトランジスタ205で得られる波形は、落下するトナーTの影響を受けにくい。したがって閾値の設定も容易にできて、トナー残量を精度よく検知することができる。
【0066】
次に、図11及び図12を参照して、トナー収納室18a内部の残トナー量の違いによる、検知光Lの遮光時間の違いを説明する。
【0067】
図11(a)、(b)は、トナー収納室18a内部の残トナー量が比較的多い場合の状態を示している。また、図25は、フォトトランジスタ205で得られる波形を示している。
【0068】
図11(a)は、トナー撹拌シート22bがトナー面を押し、光透過部材40、41にトナーTが到達したタイミングT1(図23参照)の図である。このとき、図23に示すように、光透過部材40、41ではそれまで透過していた検知光LがトナーTにより遮断される。
【0069】
図11(b)は、トナー撹拌シート22bが光透過部材40、41を通過したタイミングT2(図23参照)の図である。図23に示すように、トナー収納室壁面W2に設けた一対の光透過部材40、41にはトナーTが無くなり、検知光Lは再び透過する状態になる。
【0070】
図11(a)の状態から図11(b)の状態の間に、トナー撹拌部材22は、角度θbだけ回転している。
【0071】
図12(a)、(b)は、図11(a)、(b)に比べ、トナー収納室18a内部の残トナー量が約半分になっている状態を示している。また、図24は、フォトトランジスタ205で得られる波形を示している。
【0072】
図12(a)に示す検知光Lが遮断されるタイミングT3(図24参照)から、図12(b)に示す、再び検知光Lが透過するタイミングT4(図24参照)までの間に、トナー撹拌部材22は、角度θaだけ回転している。
【0073】
このように、検知光Lが遮断されてから、再び透過するまでの回転角度(θ)、即ち、時間が、トナーの量によって変化することを利用して、トナー残量を推測している。
【0074】
本実施例では、検知光Lの遮断、透過を、滑らかなトナー収納室傾斜壁面W2に沿って持ち上げるトナーの量を利用しているため、トナー挙動の乱れが少なく、検知光の遮光時間及び透過時間が安定し、トナー残量検知精度の向上につながる。
【0075】
また、本実施例では、回転するトナー撹拌部材22にて、トナー収納室18aの内側に傾いた壁面W2に沿ってトナーを押し上げることにより、前記壁面W2に設けた光透過部材40、41を通る検知光Lを遮光する。また、トナー収納室18aの内側に傾いた壁面W2に光透過部材40、41を設けたことで、トナーが光透過部材40、41に滞留することがない。また、図10に示すように撹拌シート先端部がトナー収納室壁面W2から開放される位置Pを、光透過部材の鉛直方向上方向より内側に、即ち、トナー撹拌部材22の回転中心側となるように設ける。これによって、余分なトナーが検知部に降りかかることによる検知光Lの乱れが生じることを抑える。従って、精度のよい安定したトナー残量検知を行うことができる。
【0076】
[プロセスカートリッジの画像形成装置本体への装着構成]
次に本実施形態のプロセスカートリッジ7を画像形成装置本体100Aへ装着する装着構成について図16を用いて説明する。
【0077】
図16は、プロセスカートリッジ7の画像形成装置本体100Aへの装着前の状態を説明する斜視図である。なお、本実施形態では、プロセスカートリッジ7の画像形成装置本体100Aへの装着は、まず、感光体ドラム1の軸線方向と平行な方向である矢印F方向、すなわち図1において手前側から奥側にプロセスカートリッジ7を挿入する構成となっている。
【0078】
図16において、画像形成装置本体100Aの手前側には開閉可能なドア121が設けられている。ドア121を開くと水平方向に対して傾斜して並設した4個のプロセスカートリッジ7(7a〜7d)の装着部122(122a〜122d)が露出する。各装着部122の上側と下側には、画像形成装置本体100Aの手前側から奥側に延びている装着上ガイド80(80a〜80d)と、装着下ガイド81(81a〜81d)がそれぞれ設けられている。そして、カートリッジ7の感光体ユニット26に設けられた被ガイド部29、30を、画像形成装置本体100Aの装着上ガイド80、装着下ガイド81にそれぞれ係合させ、図中矢印F方向に向かって挿入する。
【0079】
そして、カートリッジ7が所定の位置まで挿入されると、カートリッジ7の奥側と手前側の被位置決め部140a、150aがそれぞれ画像形成装置本体100Aに位置決めされて、プロセスカートリッジ7の装着が完了する。なお、プロセスカートリッジ7に駆動を入力した際に回転するのを規制するため、プロセスカートリッジ7の奥側には挿入方向に突出する軸27b)が、手前側にはU字状の穴27cがそれぞれ設けられている。そして、プロセスカートリッジ7の位置決めの際には、軸27bと穴27cも画像形成装置本体100Aの長穴82bと軸92cにそれぞれ係合する(図18参照)。
なお、プロセスカートリッジ7を位置決めする部分の構成については、後で詳細に説明する。
【0080】
[プロセスカートリッジの画像形成装置本体への位置決め構成及び押圧機構]
次に本実施形態のプロセスカートリッジの画像形成装置本体への位置決め構成及び押圧機構について図17、図18を用いて説明する。
【0081】
図17はプロセスカートリッジ7の外観斜視図である。カートリッジ7が有する感光体ドラム1は、その両端の軸部(不図示)を各々クリーニング枠体27に固定された軸受140、150で回転自在に保持されている。
【0082】
カートリッジ7の挿入方向の先端側である奥側の軸受140の上面部には、カートリッジ7の装着方向に対して垂直な方向において、カートリッジ7の奥側を装置本体100Aに位置決めするための円弧形状の被位置決め部140a(140a1,140a2)が設けられている。ここで、前記奥側の軸受140は、カートリッジ7の挿入方向の下流側端部に設けられている。そして、被位置決め部140aの下方には、後述する押圧部材83(図18参照)から押圧力を付与される被押圧部140bが設けられている。
【0083】
なお、被位置決め部140aは、感光体ドラムの軸線を挟んで両側に配置されている。すなわち、感光体ドラムの軸線を挟んで一方側に配置されている第一被位置決め部140a1と、他方側に配置されている第二被位置決め部140a2とを有している。そして、第一被位置決め部140a1と第二被位置決め部140a2は、前記軸線を挟んで対向して配置されている。また、被押圧部140bは、カートリッジ7の進入方向において、感光体ドラムよりも下流側に配置されており、水平方向において、第一被位置決め部140a1と第二被位置決め部140a2との中央に配置されている。これにより、被押圧部140bを押圧されて被位置決め部140aが安定して突き当て部82a(82a1、82a2)に当接して位置決めされる。
【0084】
さらには、押圧部材83を退避位置へ移動させるための第一押し退け部となる押し退け部140cが設けられている。この押し退け部140cはカートリッジ7の進入方向と直交する水平方向のカートリッジ7中心を基準にして被押圧部140bよりも側面側に配置されている。この押し退け部140cはカートリッジ7の装着方向下流側に突出し、その先端部には下方向に突出した凸部140dが形成されている。そして、凸部140dの装着方向下流側及び上流側には、それぞれ凸部140dを頂点にしてなだらかに傾斜する傾斜面140e、140fが形成されている。
【0085】
また、奥側の軸受140の上面部には、被位置決め部140aより上方に突出した第一当接部である当接面140hが設けられており、その当接面140hの装着方向上流側には、当接面140hに対して高さの低い凹面140gが形成されている。さらに、奥側の軸受140には、カートリッジ7の長手方向の位置決め部である当接面140iが設けられている。なお、カートリッジ7が画像形成装置本体100Aに装着された際には、奥側本体側板82の内側面に当接面140iが当接することでカートリッジ7の長手方向の位置が決まる。
【0086】
次に、カートリッジ7の装入方向後端側に設けられた、手前側の軸受150について説明する。手前側の軸受150の上面部には、カートリッジ7の挿入方向に対して垂直な方向において、カートリッジ7の手前側を装置本体100Aに位置決めするための円弧形状の被位置決め部150a(150a1、150a2)が設けられている。そして、被位置決め部150aの上方には、後述する引き上げ部材93(図4参照)からカートリッジ7を引き上げる方向に付勢力を付与される引き上げ力受け部150bが設けられている。
【0087】
なお、被位置決め部150aも奥側の位置決め部140aと同様に、感光体ドラムの軸
線を挟んで一方側に配置されている第三被位置決め部150a1と、他方側に配置されている第四被位置決め部150a2とを有する。そして、第三被位置決め部150a1と第四被位置決め部150a2は、前記軸線を挟んで対向して配置されている。また、引き上げ力受け部150bは、カートリッジ7の挿入方向において、感光体ドラムよりも下流側に配置されており、水平方向において、第三被位置決め部150a1と第四被位置決め部150a2との中央に配置されている。これにより、引き上げ力受け部150bに引き上げ力が付勢されて被位置決め部150aが安定して突き当て部92a(92a1、92a2)に当接して位置決めされる。
【0088】
さらには、引き上げ部材93を退避位置へ移動させるための第二押し退け部である押し退け部150cが設けられている。この押し退け部150cはカートリッジ7の進入方向と直交する水平方向のカートリッジ7中心を基準にして引き上げ力受け部150bよりも側面側に配置されている。この押し退け部150cはカートリッジ7の挿入方向下流側に突出し、その先端部には下方向に突出した凸部150dが形成されている。そして、前記挿入方向において凸部150dの下流側及び上流側には、それぞれ凸部150dを頂点にしてなだらかに傾斜する傾斜面150e,150fが形成されている。また、手前側の軸受150の上面部には、被位置決め部150aより上方へ突出した第二当接部である当接面150hが設けられており、その当接面150hの装着方向上流側には、当接面150hに対して高さの低い凹面150gが形成されている。
【0089】
次に、画像形成装置本体のプロセスカートリッジ位置決め構成について説明する。図18は画像形成装置本体の位置決め構成及び押圧機構を説明する説明図である。
図18に示すように、画像形成装置本体100Aには装着方向奥側に本体側板82、手前側に本体側板92がそれぞれ備えられている。手前側の本体側板92にはカートリッジ7を挿入可能な開口部122が設けられており、カートリッジ7はこの開口部22を通して画像形成装置本体100Aに挿入される。そして、前述した上側装着ガイド80、下側装着ガイド81(図18参照)に沿って矢印F方向に装着される。
【0090】
奥側の本体側板82には、カートリッジ7の挿入方向に対して交差する交差方向に位置決めするための第一本体側位置決め部となる2ヶ所の突き当て部82a(82a1、82a2)が設けられている。また、同様に手前側の本体側板92にはカートリッジ7の挿入方向に対して交差する交差方向に位置決めするための第一本体側位置決め部となる2ヶ所の突き当て部92a(92a1、92a2)が設けられている。そして、プロセスカートリッジ7の被位置決め部140a、150aと突き当て部82a、92aとがそれぞれ当接されて位置決めが行われる。
【0091】
本体側位置決め部82a、92aは通常、位置精度を厳しく出すために、同一型で精度抜きを行う。そのため、本体側位置決め部82a、92aの位置は同じ位置となる。そのため必然的にカートリッジ7の被位置決め部140a、150aも同じ位置となっている。カートリッジ7は、挿入後、本体側位置決め部82a、92aとカートリッジ7の被位置決め部140a、150aが当接されて位置決めされる。ここで、カートリッジ7をこの位置のまま長手方向に挿抜を行った場合、挿入時にも、引抜時にも被位置決め部40aと92aが接触する事になる。
【0092】
つまり、本体側位置決め部82a、92aには板金が、カートリッジ7の被位置決め部140a、150aには樹脂が使用されるため、挿抜による接触が多くなると、削れや傷がつき、位置決め精度の悪化が懸念される。また摩擦抵抗によるカートリッジ7のユーザビリティの悪化も懸念される。
【0093】
このため、プロセスカートリッジ7は、その挿入方向に対して交差する交差方向におい
て位置決め位置よりも退避した位置で挿入される。その後、交差方向に移動することにより、プロセスカートリッジ7が位置決め位置に位置決めされる。本実施例においては、位置決め位置から少し下に下がった状態で水平方向に移動することにより挿抜を行い、位置決めがされる近傍で上方向に移動させ位置決め部を当接させるような軌跡を描いて挿抜を行う。
【0094】
図19に示すように、プロセスカートリッジ7の現像ユニット4に収容されるトナーの残量を光学的に検知するトナー検知手段200が、プロセスカートリッジ7の長手方向中央近傍に配置されている。トナー検知手段200には、光を発光する発光部204及び発光部204からの光を受光する受光部205を備え、発光部204および受光部205は保持部材201に保持されており、プロセスカートリッジ7と略同一角度で配置するものである。発光部204および受光部205は不図示の電気接続部により画像形成装置に接続されている。ちなみに、この図19のトナー検知手段200の位置は、トナーを検知するための検知位置である。前述したように、プロセスカートリッジ7の現像ユニット4にはライトガイド40b、41bが備えられており、図19の矢印で示す方向に発光部204からの光を光透過窓206a、206bに透過させ、受光部205へと光を入射するものである。保持部材201は付勢手段202a、202bにより付勢されており、プロセスカートリッジ7が画像形成装置100A内に挿入されていない時は、装置本体100Aに設けられたストッパ(不図示)により位置を決められている。このストッパの位置はプロセスカートリッジ7を画像形成装置に挿入した際にプロセスカートリッジ7のライトガイド40b、41bの最下面の位置より保持部材201の上面が高くなるように設定される。
【0095】
次に、プロセスカートリッジ7を画像形成装置に挿入していく状態を、図20〜24を用いて説明する。図20はプロセスカートリッジ7のライトガイド40bが保持部材201に接触する前の状態を示している。挿入方向において保持部材201の上流側にはガイド部としての斜面203が設けられている。斜面の始点側の高さはプロセスカートリッジ7を画像形成装置に挿入した際にプロセスカートリッジ7のライトガイド40b、41bの最下面の位置より低くなるよう設定されている。また斜面終点側高さは保持部材の天面と同じ高さとなり、ライトガイド40b、41bよりも高くなっている。そのためプロセスカートリッジ7を画像形成装置に挿入していくと図20のようにライトガイド40bが必ず斜面203に接触する。さらに図21のようにプロセスカートリッジ7を挿入するとライトガイド40bに斜面203が接触しながら保持部材201が下方向に押し下げられる。図22のように挿入するとライトガイド40bにより保持部材201の天面が下方向に押し下げられ、ライトガイド41bにより斜面203が押し下げられる。図23まで挿入するとライトガイド40b、41bによって保持部材201の天面が押し下げられる。このときのトナー検知手段200の位置が、前記検知位置から退避した退避位置である。即ち、トナー検知手段の移動方向は前記挿入方向に対して交差する交差方向に平行であり、トナー検知手段200が退避位置に位置する際には、プロセスカートリッジ7の装置本体100Aへの挿入が許容される。そして、図23までは前述のように本体側位置決め部82a、92aとプロセスカートリッジ7の被位置決め部140a、150aが接触しないように、プロセスカートリッジ7が決め位置から少し下に下がった状態で位置している。その後、本体側位置決め部82a、92aとプロセスカートリッジ7の被位置決め部140a、150aが接触するようにプロセスカートリッジ7が上に移動する。この時、保持部材201は付勢手段202a、202bにより付勢されている為、プロセスカートリッジ7の動きに連動し、ライトガイド40b、41bに接触しながら上に移動する。そして、最終的に、図24の位置でプロセスカートリッジ7の奥行き方向の位置と高さ方向の位置が決まり、それに伴い保持部材201の位置がプロセスカートリッジ7に対して位置決めされる。これにより、トナー検知手段200の位置が精度よく決めることが可能となり、トナー残量検知の検知精度を高めることができる。尚、本実施例においては、図20
〜図23まではカートリッジ7が現像ローラ17の長手方向に沿って挿入される状態を示している。図23から図24の位置までは、その後に、カートリッジ7が前記長手方向に対して交差する交差方向に移動する状態を示している。
【実施例2】
【0096】
図25を用いて本発明の実施例2を説明する。
保持部材201にプロセスカートリッジ7の挿入方向と同じ方向に溝207が設けられている。溝207の幅はライトガイド40b、41bの幅よりごくわずかに大きくできている。そして、プロセスカートリッジ7を挿入していった際に溝207とライトガイド40b、41bにより保持部材201がライトガイド40b、41bで位置決めされる。そして、トナー検知手段200とプロセスカートリッジ7のライトガイド40b、41bの位置が高さ方向のみでなく左右方向に対しても精度よく位置決めする事が可能となり、トナー残量検知の検知精度を高めることができる。
【0097】
また保持部材201の手前に設置された斜面203にも、溝の導入部208a、208bを設ける事により、溝207に対し、ライトガイド40b、41bをスムーズに案内することが可能となる。ここで、挿入方向において溝207の上流側端部が最も大きく構成されている。
【実施例3】
【0098】
図26〜図28を用いて本発明の実施例3を説明する。
プロセスカートリッジ7には図26の様に、感光体ドラム1と現像ユニット4を接離させる機構を備えたものがある。これは現像ユニット4の中に配置されている現像ローラ25と感光体ドラム1とを接離させる為の機構である。現像ローラ25は感光体ドラム1に印刷時には常に当接している必要があるため、バネ等によって感光体ドラム1に付勢されている。
【0099】
しかし、現像ローラ25は通常ゴムやスポンジ等の比較的硬度の低い物で構成されている。そのため、印刷時以外にも現像ローラ25がだ感光体ドラム1に当接されていると、現像ローラ25の付勢圧により現像ローラ外径が塑性変形をしてしまい、印刷時に現像ローラ25が均一に感光体ドラムに当接しなくなり、画像弊害が発生してしまう為である。このため画像形成装置本体100Aに現像離間カム(不図示)およびカム駆動源(不図示)を配置し、印刷時のみ現像ローラ25が感光体ドラム1に当接するよう、感光体ユニット13に対して現像ユニット4を現像離間カムおよびカム駆動源により動作させる。通常現像ローラ25は印刷時以外には現像ローラ25の変形を防止する為に感光体ドラム1から離された離間位置にしている。
【0100】
その為、プロセスカートリッジ7を画像形成装置本体100Aに対し挿抜する際は、離間状態で行われ、印刷時まで離間位置が保持される。一方トナー検知手段200は印刷時の当接状態におけるライトガイド40b、41bに対して位置決めを行う必要がある。
【0101】
そこで、図27のように保持部材201を左右方向にも移動可能(追従可能)なように構成する。保持部材201に仮止め部210a、210bを配置しており、画像形成装置に配置されている残量検知枠209に対し脱落しないように構成されている。保持部材201が図28のように左側によった場合においても仮止め部210a、210bは残量検知枠209から脱落しない構成となっている。左右方向に移動可能な構成は図27、28のようなバネ構成でもよいし、リンク機構による構成でも良い。
このように保持部材201を左右方向にも移動可能なように構成する事によって、プロセスカートリッジの当接、離間位置によらず、トナーの残量検知を精度よく行う事ができる。
【0102】
尚、上述した実施例1〜3においては、保持部材201に直接ライトガイド40b、41bを当接させる構成を採用したが、ライトガイド40b、41bの周囲に保護部材を設けて、その保護部材に保持部材201を当接させても良い。これにより、保持部材201に直接当接することによるライドガイド40b、41bの損傷を防止することができる。
また、上述の実施例1〜3においては、プロセスカートリッジに関して記載したが、現像ユニット4のみを取り外し可能に装置本体100Aに装着する構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【0103】
【図1】本発明の実施例1に係る画像形成装置を示す概略構成断面図である。
【図2】本発明の実施例1に係るプロセスカートリッジを示す概略構成断面図である。
【図3】実施例1のトナー撹拌部材の概略斜視図である。
【図4】実施例1の光透過部材の上面図である。
【図5】図5(a)は、図4の線A−Aに取った光透過部材の切断側面図であり、図5(b)は、図4の線B−Bに取った光透過部材の切断側面図である。
【図6】実施例1において、トナー撹拌部材の作動を説明する概略構成断面図である。
【図7】実施例1において、トナー撹拌部材の作動を説明する概略構成断面図である。
【図8】実施例1において、トナー撹拌部材の作動を説明する概略構成断面図である。
【図9】実施例1において、トナー撹拌部材の作動を説明する概略構成断面図である。
【図10】実施例1において、トナー撹拌部材の作動を説明する概略構成断面図である。
【図11】実施例1において、トナー撹拌部材の作動を説明する概略構成断面図である。
【図12】実施例1において、トナー撹拌部材の作動を説明する概略構成断面図である。
【図13】実施例1において、受光部で得られる時間と光量との関係を示した波形である。
【図14】実施例1において、受光部で得られる時間と光量との関係を示した波形である。
【図15】実施例1において、受光部で得られる時間と光量との関係を示した波形である。
【図16】実施例1において、プロセスカートリッジを画像形成装置本体へ装着する装着構成を示した図である。
【図17】実施例1におけるプロセスカートリッジの斜視図である。
【図18】実施例1において、プロセスカートリッジを画像形成装置本体に位置決めする位置決め構成を示した図である。
【図19】実施例1におけるトナー検知手段を示した斜視図である。
【図20】実施例1におけるトナー検知手段を示した斜視図である。
【図21】実施例1におけるトナー検知手段を示した斜視図である。
【図22】実施例1におけるトナー検知手段を示した斜視図である。
【図23】実施例1におけるトナー検知手段を示した斜視図である。
【図24】実施例1におけるトナー検知手段を示した斜視図である。
【図25】実施例2におけるトナー検知手段を示した斜視図である。
【図26】実施例3において、感光体ドラムと現像ユニットを離間する機構の説明図である。
【図27】実施例3におけるトナー検知手段を示した斜視図である。
【図28】実施例3におけるトナー検知手段を示した斜視図である。
【符号の説明】
【0104】
1a、1b、1c、1d…感光ドラム
7a、7b、7c、7d…プロセスカートリッジ
25…現像ローラ
40b、41b…ライトガイド
82a、92a…本体側位置決め部
100…画像形成装置
200…トナー検知手段
204…LED
201…フォトトランジスタ
【技術分野】
【0001】
本発明は、現像剤量を検知する検知手段を有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、複写機やレーザビームプリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置において、次のように構成されているものがある。すなわち、像担持体(感光ドラム)やドラム周りのクリーナや現像器等をいわゆるカートリッジとしてユニット化し、このユニットごとプリンタ本体、すなわち画像形成装置本体に対して交換自在なように構成されているものがある。
【0003】
このカートリッジの交換が行われる条件の一つには現像剤(トナー)切れがあるが、最近では予めトナー残量情報をユーザに知らせスムーズな交換を促すために、様々な方法でカートリッジ内のトナー残量の検知が行われている。
【0004】
その方法の一つに、光透過式トナー残量検知がある。
光透過式トナー残量検知方式においては、画像形成装置本体などに取り付けられたLEDなどの発光部により発光された検知光を、カートリッジのトナー容器に取り付けられたライトガイドや光透過窓を介してトナー容器の内部へ導く。
【0005】
トナー容器内に入射した検知光は、トナー残量などの条件に依存して、光透過窓などを介して再度トナー容器の外部へ出射される。その後、検知光は、トナー容器141に取り付けられたライトガイドにより画像形成装置本体などに取り付けられたフォトトランジスタなどの受光部へ導かれる。
【0006】
一般的に、トナー容器の内部には、トナーを撹拌しつつ現像ローラの方向へトナーを搬送するための回転撹拌部材が設けられており、検知光は、撹拌部材の回転及びトナーによって遮られる。そして、トナー残量が少なくなるほど光の透過時間は長くなっていく。このような方法により、検知光の透過時間を検出することによりトナー容器内のトナー残量を推測検知することができる。
【特許文献1】特開2003−131479号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、受光部で得られる波形が、容器の形状や、光透過窓や攪拌部材の位置関係等になどの影響を受けてバラツキを生じることがある。
【0008】
また、カートリッジを挿入する際、まず位置決め部から離れた位置から挿入を開始し、挿入が完了した時点で挿入方向と交差する方向に移動し位置決め部に当接するといった挿入軌跡を取る場合がある。
【0009】
これは装置本体側の位置決め部とカートリッジの被位置決め部が常に接した状態でカートリッジを挿入した場合、位置決め部及び被位置決め部の削れや、摩擦によるユーザビリティの悪化が懸念される為である。
【0010】
そして、このような挿入軌跡を取る場合に、位置決め部とは逆方向から現像剤収納部内のトナーを検知しようとすると、検知手段はカートリッジの挿入が完了するとカートリッジから離れてしまい、カートリッジに設けられた入射窓及び出射窓と、発光部及び受光部
との間にギャップが生じてしまう場合があった。
【0011】
これによって、入射窓に取り込む光量や出射窓から出射する光量が少なくなったり、ばらついたりすることで検知精度の劣化を生じるという問題があった。
【0012】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、カートリッジに設けられた入射部及び出射部と、装置本体に設けられた検知手段との位置ずれを小さくすることにより、現像剤量の検知精度を上げることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記目的を達成するために本発明にあっては、現像剤を収納する現像剤収納部と、前記現像剤収納部の内部へ光を導くための入射部と、前記現像剤収納部の外部へ光を導くための出射部と、を有するカートリッジが取り外し可能に装着される画像形成装置において、前記カートリッジが、前記画像形成装置の装置本体の外部から内部へ挿入された後に、挿入された挿入方向に対して交差する交差方向に移動することにより、前記カートリッジと当接して、前記カートリッジを前記装置本体に位置決めする位置決め部と、前記入射部へ入射するための光を発光する発光部と、前記出射部から出射した光を受ける受光部と、を有し、前記現像剤収納部に収納された現像剤量を光学的に検知する検知手段と、を有し、前記検知手段は、前記カートリッジが前記位置決め部に位置決めされた状態で位置する検知位置と、前記カートリッジが前記挿入方向に沿って前記装置本体に挿入されるのを許容するために前記検知位置から退避した退避位置と、の間を移動可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、カートリッジに設けられた入射部及び出射部と、装置本体に設けられた検知手段との位置ずれを小さくすることにより、現像剤量の検知精度を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【実施例1】
【0016】
[全体構成]
図1は、本発明に係る画像形成装置の概略断面図である。本実施例にて、電子写真画像形成装置は、カラー電子写真画像形成装置とされる。ただし、本発明は斯かるカラー電子写真画像形成装置に限定されるものではなく、モノカラー電子写真画像形成装置でも良く、更には、他の種々の電子写真画像形成装置に適用し得る。
【0017】
先ず、本実施例のカラー電子写真画像形成装置の全体構成について説明する。
【0018】
図1を参照すると、本実施例にてカラー電子写真画像形成装置100は、水平方向に対して傾斜して並設された4個の像担持体としてのドラム状の電子写真感光体(以下、「感光体ドラム」という。)1(1a〜1d)を備える。感光体ドラム1は、矢印A方向に不図示の駆動手段により回転駆動される。感光体ドラム1の周囲には、その回転方向に従って順に、種々のプロセス手段が配置される。
【0019】
つまり、感光体ドラム1の回りには、感光体ドラム1の表面を均一に帯電するための、
帯電ローラのような帯電手段2(2a〜2d)、及び、画像情報に基づきレーザーを照射し、感光体ドラム上に静電潜像を形成するスキャナユニット3が配置される。更に感光体ドラム1の回りには、感光体ドラム1上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像装置を構成する現像ユニット4(4a〜4d)、及び、感光体ドラム1上のトナー像を記録媒体である記録紙12に転写するための中間転写ベルト5が配置される。さらに、感光体ドラム1の回りには、転写後の感光体ドラム1表面に残った転写残トナーを除去するクリーニング部材6(6a〜6d)が設けられる。
【0020】
本実施例においては、感光体ドラム1、及び、感光体ドラム1に関わるプロセス手段としての、帯電手段2、現像ユニット4、クリーニング部材6は、一体的にカートリッジ化され、プロセスカートリッジ7(7a〜7d)を形成している。各プロセスカートリッジ7(7a〜7d)は、電子写真画像形成装置本体100Aに取り外し可能に装着される。
【0021】
また、本実施例においては、プロセスカートリッジ7(7a〜7d)は全て同一形状を有しており、その中に内包される現像剤、(本実施例では非磁性一成分現像剤(以下、「トナー」という。))は、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックである。
【0022】
電子写真画像形成装置本体100Aの装着手段(不図示)にて装着されたプロセスカートリッジ7(7a〜7d)の上方には、中間転写装置としての中間転写ベルト5が配置される。中間転写ベルト5は、プロセスカートリッジ7(7a〜7d)に設けられた全ての感光体ドラム1(1a〜1d)に当接し、矢印B方向に循環移動する。
【0023】
中間転写ベルト5の内側には、感光体ドラム1に対向する4個の、一次転写手段としての一次転写ローラ8(8a〜8d)が並設される。一次転写ローラ8に不図示の高圧電源からトナーと逆極性のバイアスが印加されることによって、感光体ドラム1上のトナー像は中間転写ベルト5上に一次転写される。
【0024】
その後、中間転写ベルト5の移動と同期をとった記録紙12が給紙ローラ12a、搬送ローラ12b、12c等の搬送手段により搬送される。二次転写手段としての二次転写ローラ9が、配置された二次転写部にて、記録紙12を介して中間転写ベルト5に当接する。二次転写ローラ9は、一次転写ローラ8と同様な構成とされ、不図示の高圧電源からトナーと逆極性のバイアスが印加され、中間転写ベルト5上の4色トナー像は、一括して記録紙12上に二次転写される。
【0025】
4色トナー像が転写された記録紙12は、定着装置10に搬送され、熱及び圧力を加えられることで記録紙12にトナー像が定着される。また、中間転写ベルト5上の二次転写残トナーは、転写ベルトクリーニング装置11によって清掃除去される。
【0026】
[プロセスカートリッジ]
次に、図2を参照して、本実施例のプロセスカートリッジ7(7a〜7d)について更に説明する。図2は、電子写真画像形成装置本体100Aに装着された状態とされるプロセスカートリッジ7(7a〜7b)の主断面図である。
【0027】
プロセスカートリッジ7は、感光体ドラム1等を備えた第一ユニットとしての感光体ユニット13、及び、現像剤担持体としての現像ローラ17等を備えた第二ユニットとしての現像ユニット4を有している。以下、各ユニットについて説明する。
【0028】
感光体ユニット13のクリーニング枠体14には、感光体ドラム1が不図示の軸受を介して回転可能に取り付けられている。感光体ドラム1の周上には、帯電ローラ2、クリーニング部材6が配置されている。クリーニング部材6によって感光体ドラム1表面から除
去された残留トナーは除去トナー室14aに落下する。
【0029】
感光体ドラム1は、駆動モータ(不図示)の駆動力が感光体ユニット13に伝達されることで、画像形成動作に応じて回転駆動させる。クリーニング枠体14には帯電ローラ軸受15が、帯電ローラ2の中心と感光体ドラム1の中心を通る矢印C方向に移動可能に取り付けられている。帯電ローラ2の軸2aは、帯電ローラ軸受15に回転可能に取り付けられており、帯電ローラ軸受15は、帯電ローラ加圧バネ16により感光体ドラム1に向かって付勢される。
【0030】
現像ユニット4の現像枠体18には、トナーを収納する現像剤収納部としての現像剤収納室18a(以下、「トナー収納室」という。)と、感光体ドラム1と接触して矢印D方向に回転する現像剤担持体としての現像ローラ17が配置された現像室18bとが設けられている。
【0031】
本実施例にて、現像室18bは、トナー現像剤収納室18aに対して上方に配置され、トナー現像剤収納室18aと現像室18bとは、トナー現像剤収納室18aの上方に位置した開口部18cにて連通している。
【0032】
現像室18b内の現像ローラ17は、現像枠体18の両側にそれぞれ取り付けられた軸受(不図示)を介して、回転可能に現像枠体18に支持されている。また現像ローラ17の周上には、現像ローラ17に接触して矢印E方向に回転する現像剤供給部材(以下、「トナー供給ローラ」という。)20と、現像ローラ17上のトナー層を規制するための現像ブレード21がそれぞれ配置されている。
【0033】
さらに、現像枠体18に設けられたトナー収納室18aには、収容されたトナーを撹拌するとともに前記トナー供給ローラ20へトナーを搬送するために、トナー収納室18aに回転自在に支持された現像剤撹拌部材22(以下、「トナー撹拌部材」という。)が設けられている。
【0034】
トナー収納室18aは、カートリッジが装置本体100Aに装着された状態にて、即ち、図2に示す姿勢にて、トナー撹拌部材22の回転方向Gに沿って、底壁面W1と、底壁面W1に連接してトナー収納室18aの内方へと傾斜した第1壁面W2とを有する。更に、トナー収納室18aは、第1壁面W2に連接し、開口部18cへと至る第2壁面W3と、第2壁面W3から前記底壁面W1へと至る第3壁面W4とを有する。
【0035】
トナー収納室18aにて、トナー撹拌部材22は、詳しくは後述するが、その先端部が底壁面W1及び第1壁面W2に接触して移動する。従って、トナー収納室18aのトナーTは、底壁面W1から第1壁面W2へと持ち上げて搬送され、そして、第3壁面W3に沿って開口部18cへと案内される。
【0036】
開口部18cへと導入されなかったトナーTは、トナー収納室18a内へと落下するか、或いは、第3壁面W4に沿ってトナー収納室18a内方へと案内される。
【0037】
また、現像ユニット4は、現像側板19R、19Lに設けられた、穴部19Ra、19Laに嵌合する結合軸23R、23Lを中心にして感光体ユニット13に揺動可能に結合されている。プロセスカートリッジ7の画像形成時においては、現像ユニット4は、現像ユニット加圧バネ24により付勢されているため、結合軸23を中心に矢印F方向に回転し、現像ローラ17が感光体ドラム1に当接する。
【0038】
[トナー量検知構成]
次に、図2〜図5を参照して、本実施例の光透過式現像剤量検知(以下、「トナー残量検知」という。)について説明する。
【0039】
図2に示すように、トナーを収納するトナー収納室18a内に設けられたトナー撹拌部材22は、G方向に回転することでトナー供給ローラ20にトナーを搬送している。
【0040】
図3に示すように、トナー撹拌部材22は、樹脂成形品の軸部材22aと、一端が軸部材22aに取り付けられた、トナー撹拌を行うための可撓性シート状部材である撹拌シート22bで構成される。可撓性シート状部材22bとしては、例えば、ポリエステルフィルム、ポリフェニレンスルフィドフィルムなどの可撓性の樹脂製シートを用いて好適に作製することができる。シート状部材22bの厚みは、50〜250μmが好適である。
【0041】
トナー収納室18aの底部のトナーまで撹拌、搬送できるように、撹拌シート22bの短手方向の長さR0は、撹拌部材回転中心Oから、特に、トナー収納室壁面W1、W2、W4までより長くしている。また、撹拌シート22bの長手方向長さW0は、撹拌部材22の回転軸方向の両側に位置するトナー収納室18aの両側壁面間の長さとされる。
【0042】
撹拌部材22への駆動力の伝達は、軸部材22a端部に設けた嵌合穴22cに、現像枠体18のトナー収納室18a側面を貫通して挿入される駆動ギア(不図示)によって行われる。
【0043】
一方、トナー収納室18aには、光透過式トナー残量検知を行うためのトナー残量検知手段が配置される。図4、図5(a)、(b)に示すように、現像枠体18のトナー収納室18aを形成する壁面(第1壁面W2)に、現像剤検知部材としての一対の光透過部材40、41が、現像ローラ17の長手方向に沿って対向して配置されている。光透過部材40、41は、トナー撹拌部材22の回転中心Oを通る水平線Hより上方に配置されている。
【0044】
光透過部材40は、電子写真画像形成装置本体100Aに設けられた発光部であるLED204(図4、5参照)から発光された検知光Lをトナー収納室18aの内部へ入射させる入射部として機能する。また、光透過部材41は、トナー収納室18aの内部を透過した検知光Lをトナー収納室18aの外部へ出射する出射部として機能する。即ち、光透過部材41は、電子写真画像形成装置本体100Aに設けられた受光部であるフォトトランジスタ205(図4、5参照)へ検知光Lを出射する。
【0045】
光透過部材40は、トナー収納室18a内部に露出する透過窓40aと、LED204から発光された検知光Lを透過窓40aへ導くライトガイド40bとが一体化されている。
【0046】
光透過部材41は、トナー収納室18a内部に露出する透過窓41aと、トナー収納室18a及び透過窓41aを透過した検知光Lをフォトトランジスタ205へ導くライトガイド41bとが一体化されている。
【0047】
なお、ライトガイド40bは、図5(a)に示すように、LED204からの光Lを透過窓40aへ導くために、途中に反射面40b1を有している。また、図4に示すように、透過窓40aがライトガイド41bの透過窓41aに対向するようになっている。同様に、図5(b)に示すように、ライトガイド41bは、透過窓41aから入射した光がフォトトランジスタ205へ導かれるように途中に反射面41b1を有している。
【0048】
[トナー残量検知方法]
図6〜図13を用いて、トナー残量検知方法の詳細について説明する。
【0049】
図6は、トナー収納室18a内のトナーTが所定量堆積しており、トナー撹拌部材22がトナーの上面H1、H2よりも上方にいる状態を示す。また、図13は、フォトトランジスタ205で得られる波形を示している。そして、フォトトランジスタ205から光量に応じて得られた電気信号を受けた、装置本体100Aに設けられた制御部(不図示)では、所定光量(閾値)以上の光量を受光している時間を透過時間として計測する。そして、その透過時間からトナー残量を推測する。
【0050】
図6の状態における、フォトトランジスタ205で得られる波形は、図13における(A)の部分に該当する。即ち、トナーは、光透過部材40、41に所には達していないため、検知光Lはトナー収納室18a内を透過している。
【0051】
この状態から撹拌部材22が回転し、撹拌シート22bが撹拌部材右側のトナーの上面H2(図6参照)を押すことにより、撹拌部材左側のトナーの上面H1(図6参照)が上昇する。
【0052】
トナーの上面H1は、トナー収納室18aの傾斜壁面W2に沿って上昇していき、図7では、光透過部材40、41へトナーの上面H1が到達した状態である。
【0053】
この直後より、トナー収納室壁面W2に設けた一対の光透過部材40、41の間にトナーが介在することにより、LED204から発光された検知光Lが遮断され、図13に示すように、フォトトランジスタ205では検知光Lが受光されなくなる((B)の状態)。
【0054】
この後、トナー撹拌部材22の回転によりトナーの上面H1は、トナー収納室壁面W2に沿って上昇していく。
【0055】
図8に示すように、トナー撹拌シート22b上のトナーは、トナー自身による斜面Vが急になると、トナー撹拌シート22bから落下し、再びトナー収納室18a上へと堆積する。
【0056】
この時点では、まだトナー収納室壁面W2に設けた一対の光透過部材40、41の間にはトナーが存在し、図13に示すように検知光Lは遮断された状態である((C)の状態)。
【0057】
図9の状態は、トナー撹拌部材22の回転により、撹拌シート22bが光透過部材40、41を通過した直後を示している。
【0058】
トナー撹拌部材22の回転によりトナー収納室壁面W2に沿って押し上げられた撹拌シート22b上のトナーTは、まだシート22b上に残っている。しかし、撹拌シート22bが通過したためトナー収納室壁面W2に設けた一対の光透過部材40、41にはトナーTが無くなり、検知光Lは図13に示すように再び透過する状態になる((D)の状態)。
【0059】
ここで、本実施例では、図10に示すように、トナー収納室壁面W2をトナー収納室18aの内側へ傾けてある。なお、本実施例にて傾斜壁面W2は、平面状の傾斜面とされているが、トナー収納室18aの内方へと湾曲した壁面とすることも可能である。
【0060】
従って、この時、トナー収納室壁面W2に沿って押し上げられ、撹拌シート22b上に滞留するトナーTが、図24に示すように一対の光透過部材40、41の間に落下して光
透過部材40、41の検知光Lの透過を妨げることはない((E)の状態)。
【0061】
ここで、前述の通り、撹拌シート22bの短手方向の長さR0(図3参照)(トナー撹拌部材22の中心Oから撹拌シート22bの先端22bAまでの半径R01と略同じ)は、撹拌部材22の中心Oからトナー収納室壁面W2までの距離Rより長くしている。そのため、撹拌シート22b上に載って搬送されるトナーTが撹拌シート22bとトナー収納室壁面W2の隙間からこぼれ落ちることを極力防いでいる。
【0062】
その後、トナー撹拌部材22の回転により、トナー撹拌シート22bがトナー収納室壁面W2に沿ってトナーを搬送し続ける。そして、トナー撹拌部材22は、トナー撹拌シート22bの先端部22bAが壁面W2との接触が離れ、解放される位置Pに至る。
【0063】
ここで、位置Pをトナー撹拌シート22bの先端部22bA(図3参照)が通過すると、トナー撹拌シート22bの先端部22bAの回転半径R01より、トナー撹拌部材22の回転中心Oからトナー収納室壁面Wへの長さRが長くなる。従って、それまで撓んで回転していたトナー撹拌シート22bは、真っ直ぐに伸びるのと同時にトナー撹拌シート22b上に載っていたトナーTが跳ね飛ばされる。
【0064】
本実施例によると、位置Pは、トナー収納室壁面W2の光透過部材40、41の鉛直方向の真上よりトナー収納室内側になるように設けてある。そのため、前述のように、位置Pにおいてトナー撹拌シート22bから落下するトナーTが光透過部材40、41へ直接降りかかり検知光Lの透過を妨げることはない。
【0065】
即ち、図13に示すように、フォトトランジスタ205で得られる波形は、落下するトナーTの影響を受けにくい。したがって閾値の設定も容易にできて、トナー残量を精度よく検知することができる。
【0066】
次に、図11及び図12を参照して、トナー収納室18a内部の残トナー量の違いによる、検知光Lの遮光時間の違いを説明する。
【0067】
図11(a)、(b)は、トナー収納室18a内部の残トナー量が比較的多い場合の状態を示している。また、図25は、フォトトランジスタ205で得られる波形を示している。
【0068】
図11(a)は、トナー撹拌シート22bがトナー面を押し、光透過部材40、41にトナーTが到達したタイミングT1(図23参照)の図である。このとき、図23に示すように、光透過部材40、41ではそれまで透過していた検知光LがトナーTにより遮断される。
【0069】
図11(b)は、トナー撹拌シート22bが光透過部材40、41を通過したタイミングT2(図23参照)の図である。図23に示すように、トナー収納室壁面W2に設けた一対の光透過部材40、41にはトナーTが無くなり、検知光Lは再び透過する状態になる。
【0070】
図11(a)の状態から図11(b)の状態の間に、トナー撹拌部材22は、角度θbだけ回転している。
【0071】
図12(a)、(b)は、図11(a)、(b)に比べ、トナー収納室18a内部の残トナー量が約半分になっている状態を示している。また、図24は、フォトトランジスタ205で得られる波形を示している。
【0072】
図12(a)に示す検知光Lが遮断されるタイミングT3(図24参照)から、図12(b)に示す、再び検知光Lが透過するタイミングT4(図24参照)までの間に、トナー撹拌部材22は、角度θaだけ回転している。
【0073】
このように、検知光Lが遮断されてから、再び透過するまでの回転角度(θ)、即ち、時間が、トナーの量によって変化することを利用して、トナー残量を推測している。
【0074】
本実施例では、検知光Lの遮断、透過を、滑らかなトナー収納室傾斜壁面W2に沿って持ち上げるトナーの量を利用しているため、トナー挙動の乱れが少なく、検知光の遮光時間及び透過時間が安定し、トナー残量検知精度の向上につながる。
【0075】
また、本実施例では、回転するトナー撹拌部材22にて、トナー収納室18aの内側に傾いた壁面W2に沿ってトナーを押し上げることにより、前記壁面W2に設けた光透過部材40、41を通る検知光Lを遮光する。また、トナー収納室18aの内側に傾いた壁面W2に光透過部材40、41を設けたことで、トナーが光透過部材40、41に滞留することがない。また、図10に示すように撹拌シート先端部がトナー収納室壁面W2から開放される位置Pを、光透過部材の鉛直方向上方向より内側に、即ち、トナー撹拌部材22の回転中心側となるように設ける。これによって、余分なトナーが検知部に降りかかることによる検知光Lの乱れが生じることを抑える。従って、精度のよい安定したトナー残量検知を行うことができる。
【0076】
[プロセスカートリッジの画像形成装置本体への装着構成]
次に本実施形態のプロセスカートリッジ7を画像形成装置本体100Aへ装着する装着構成について図16を用いて説明する。
【0077】
図16は、プロセスカートリッジ7の画像形成装置本体100Aへの装着前の状態を説明する斜視図である。なお、本実施形態では、プロセスカートリッジ7の画像形成装置本体100Aへの装着は、まず、感光体ドラム1の軸線方向と平行な方向である矢印F方向、すなわち図1において手前側から奥側にプロセスカートリッジ7を挿入する構成となっている。
【0078】
図16において、画像形成装置本体100Aの手前側には開閉可能なドア121が設けられている。ドア121を開くと水平方向に対して傾斜して並設した4個のプロセスカートリッジ7(7a〜7d)の装着部122(122a〜122d)が露出する。各装着部122の上側と下側には、画像形成装置本体100Aの手前側から奥側に延びている装着上ガイド80(80a〜80d)と、装着下ガイド81(81a〜81d)がそれぞれ設けられている。そして、カートリッジ7の感光体ユニット26に設けられた被ガイド部29、30を、画像形成装置本体100Aの装着上ガイド80、装着下ガイド81にそれぞれ係合させ、図中矢印F方向に向かって挿入する。
【0079】
そして、カートリッジ7が所定の位置まで挿入されると、カートリッジ7の奥側と手前側の被位置決め部140a、150aがそれぞれ画像形成装置本体100Aに位置決めされて、プロセスカートリッジ7の装着が完了する。なお、プロセスカートリッジ7に駆動を入力した際に回転するのを規制するため、プロセスカートリッジ7の奥側には挿入方向に突出する軸27b)が、手前側にはU字状の穴27cがそれぞれ設けられている。そして、プロセスカートリッジ7の位置決めの際には、軸27bと穴27cも画像形成装置本体100Aの長穴82bと軸92cにそれぞれ係合する(図18参照)。
なお、プロセスカートリッジ7を位置決めする部分の構成については、後で詳細に説明する。
【0080】
[プロセスカートリッジの画像形成装置本体への位置決め構成及び押圧機構]
次に本実施形態のプロセスカートリッジの画像形成装置本体への位置決め構成及び押圧機構について図17、図18を用いて説明する。
【0081】
図17はプロセスカートリッジ7の外観斜視図である。カートリッジ7が有する感光体ドラム1は、その両端の軸部(不図示)を各々クリーニング枠体27に固定された軸受140、150で回転自在に保持されている。
【0082】
カートリッジ7の挿入方向の先端側である奥側の軸受140の上面部には、カートリッジ7の装着方向に対して垂直な方向において、カートリッジ7の奥側を装置本体100Aに位置決めするための円弧形状の被位置決め部140a(140a1,140a2)が設けられている。ここで、前記奥側の軸受140は、カートリッジ7の挿入方向の下流側端部に設けられている。そして、被位置決め部140aの下方には、後述する押圧部材83(図18参照)から押圧力を付与される被押圧部140bが設けられている。
【0083】
なお、被位置決め部140aは、感光体ドラムの軸線を挟んで両側に配置されている。すなわち、感光体ドラムの軸線を挟んで一方側に配置されている第一被位置決め部140a1と、他方側に配置されている第二被位置決め部140a2とを有している。そして、第一被位置決め部140a1と第二被位置決め部140a2は、前記軸線を挟んで対向して配置されている。また、被押圧部140bは、カートリッジ7の進入方向において、感光体ドラムよりも下流側に配置されており、水平方向において、第一被位置決め部140a1と第二被位置決め部140a2との中央に配置されている。これにより、被押圧部140bを押圧されて被位置決め部140aが安定して突き当て部82a(82a1、82a2)に当接して位置決めされる。
【0084】
さらには、押圧部材83を退避位置へ移動させるための第一押し退け部となる押し退け部140cが設けられている。この押し退け部140cはカートリッジ7の進入方向と直交する水平方向のカートリッジ7中心を基準にして被押圧部140bよりも側面側に配置されている。この押し退け部140cはカートリッジ7の装着方向下流側に突出し、その先端部には下方向に突出した凸部140dが形成されている。そして、凸部140dの装着方向下流側及び上流側には、それぞれ凸部140dを頂点にしてなだらかに傾斜する傾斜面140e、140fが形成されている。
【0085】
また、奥側の軸受140の上面部には、被位置決め部140aより上方に突出した第一当接部である当接面140hが設けられており、その当接面140hの装着方向上流側には、当接面140hに対して高さの低い凹面140gが形成されている。さらに、奥側の軸受140には、カートリッジ7の長手方向の位置決め部である当接面140iが設けられている。なお、カートリッジ7が画像形成装置本体100Aに装着された際には、奥側本体側板82の内側面に当接面140iが当接することでカートリッジ7の長手方向の位置が決まる。
【0086】
次に、カートリッジ7の装入方向後端側に設けられた、手前側の軸受150について説明する。手前側の軸受150の上面部には、カートリッジ7の挿入方向に対して垂直な方向において、カートリッジ7の手前側を装置本体100Aに位置決めするための円弧形状の被位置決め部150a(150a1、150a2)が設けられている。そして、被位置決め部150aの上方には、後述する引き上げ部材93(図4参照)からカートリッジ7を引き上げる方向に付勢力を付与される引き上げ力受け部150bが設けられている。
【0087】
なお、被位置決め部150aも奥側の位置決め部140aと同様に、感光体ドラムの軸
線を挟んで一方側に配置されている第三被位置決め部150a1と、他方側に配置されている第四被位置決め部150a2とを有する。そして、第三被位置決め部150a1と第四被位置決め部150a2は、前記軸線を挟んで対向して配置されている。また、引き上げ力受け部150bは、カートリッジ7の挿入方向において、感光体ドラムよりも下流側に配置されており、水平方向において、第三被位置決め部150a1と第四被位置決め部150a2との中央に配置されている。これにより、引き上げ力受け部150bに引き上げ力が付勢されて被位置決め部150aが安定して突き当て部92a(92a1、92a2)に当接して位置決めされる。
【0088】
さらには、引き上げ部材93を退避位置へ移動させるための第二押し退け部である押し退け部150cが設けられている。この押し退け部150cはカートリッジ7の進入方向と直交する水平方向のカートリッジ7中心を基準にして引き上げ力受け部150bよりも側面側に配置されている。この押し退け部150cはカートリッジ7の挿入方向下流側に突出し、その先端部には下方向に突出した凸部150dが形成されている。そして、前記挿入方向において凸部150dの下流側及び上流側には、それぞれ凸部150dを頂点にしてなだらかに傾斜する傾斜面150e,150fが形成されている。また、手前側の軸受150の上面部には、被位置決め部150aより上方へ突出した第二当接部である当接面150hが設けられており、その当接面150hの装着方向上流側には、当接面150hに対して高さの低い凹面150gが形成されている。
【0089】
次に、画像形成装置本体のプロセスカートリッジ位置決め構成について説明する。図18は画像形成装置本体の位置決め構成及び押圧機構を説明する説明図である。
図18に示すように、画像形成装置本体100Aには装着方向奥側に本体側板82、手前側に本体側板92がそれぞれ備えられている。手前側の本体側板92にはカートリッジ7を挿入可能な開口部122が設けられており、カートリッジ7はこの開口部22を通して画像形成装置本体100Aに挿入される。そして、前述した上側装着ガイド80、下側装着ガイド81(図18参照)に沿って矢印F方向に装着される。
【0090】
奥側の本体側板82には、カートリッジ7の挿入方向に対して交差する交差方向に位置決めするための第一本体側位置決め部となる2ヶ所の突き当て部82a(82a1、82a2)が設けられている。また、同様に手前側の本体側板92にはカートリッジ7の挿入方向に対して交差する交差方向に位置決めするための第一本体側位置決め部となる2ヶ所の突き当て部92a(92a1、92a2)が設けられている。そして、プロセスカートリッジ7の被位置決め部140a、150aと突き当て部82a、92aとがそれぞれ当接されて位置決めが行われる。
【0091】
本体側位置決め部82a、92aは通常、位置精度を厳しく出すために、同一型で精度抜きを行う。そのため、本体側位置決め部82a、92aの位置は同じ位置となる。そのため必然的にカートリッジ7の被位置決め部140a、150aも同じ位置となっている。カートリッジ7は、挿入後、本体側位置決め部82a、92aとカートリッジ7の被位置決め部140a、150aが当接されて位置決めされる。ここで、カートリッジ7をこの位置のまま長手方向に挿抜を行った場合、挿入時にも、引抜時にも被位置決め部40aと92aが接触する事になる。
【0092】
つまり、本体側位置決め部82a、92aには板金が、カートリッジ7の被位置決め部140a、150aには樹脂が使用されるため、挿抜による接触が多くなると、削れや傷がつき、位置決め精度の悪化が懸念される。また摩擦抵抗によるカートリッジ7のユーザビリティの悪化も懸念される。
【0093】
このため、プロセスカートリッジ7は、その挿入方向に対して交差する交差方向におい
て位置決め位置よりも退避した位置で挿入される。その後、交差方向に移動することにより、プロセスカートリッジ7が位置決め位置に位置決めされる。本実施例においては、位置決め位置から少し下に下がった状態で水平方向に移動することにより挿抜を行い、位置決めがされる近傍で上方向に移動させ位置決め部を当接させるような軌跡を描いて挿抜を行う。
【0094】
図19に示すように、プロセスカートリッジ7の現像ユニット4に収容されるトナーの残量を光学的に検知するトナー検知手段200が、プロセスカートリッジ7の長手方向中央近傍に配置されている。トナー検知手段200には、光を発光する発光部204及び発光部204からの光を受光する受光部205を備え、発光部204および受光部205は保持部材201に保持されており、プロセスカートリッジ7と略同一角度で配置するものである。発光部204および受光部205は不図示の電気接続部により画像形成装置に接続されている。ちなみに、この図19のトナー検知手段200の位置は、トナーを検知するための検知位置である。前述したように、プロセスカートリッジ7の現像ユニット4にはライトガイド40b、41bが備えられており、図19の矢印で示す方向に発光部204からの光を光透過窓206a、206bに透過させ、受光部205へと光を入射するものである。保持部材201は付勢手段202a、202bにより付勢されており、プロセスカートリッジ7が画像形成装置100A内に挿入されていない時は、装置本体100Aに設けられたストッパ(不図示)により位置を決められている。このストッパの位置はプロセスカートリッジ7を画像形成装置に挿入した際にプロセスカートリッジ7のライトガイド40b、41bの最下面の位置より保持部材201の上面が高くなるように設定される。
【0095】
次に、プロセスカートリッジ7を画像形成装置に挿入していく状態を、図20〜24を用いて説明する。図20はプロセスカートリッジ7のライトガイド40bが保持部材201に接触する前の状態を示している。挿入方向において保持部材201の上流側にはガイド部としての斜面203が設けられている。斜面の始点側の高さはプロセスカートリッジ7を画像形成装置に挿入した際にプロセスカートリッジ7のライトガイド40b、41bの最下面の位置より低くなるよう設定されている。また斜面終点側高さは保持部材の天面と同じ高さとなり、ライトガイド40b、41bよりも高くなっている。そのためプロセスカートリッジ7を画像形成装置に挿入していくと図20のようにライトガイド40bが必ず斜面203に接触する。さらに図21のようにプロセスカートリッジ7を挿入するとライトガイド40bに斜面203が接触しながら保持部材201が下方向に押し下げられる。図22のように挿入するとライトガイド40bにより保持部材201の天面が下方向に押し下げられ、ライトガイド41bにより斜面203が押し下げられる。図23まで挿入するとライトガイド40b、41bによって保持部材201の天面が押し下げられる。このときのトナー検知手段200の位置が、前記検知位置から退避した退避位置である。即ち、トナー検知手段の移動方向は前記挿入方向に対して交差する交差方向に平行であり、トナー検知手段200が退避位置に位置する際には、プロセスカートリッジ7の装置本体100Aへの挿入が許容される。そして、図23までは前述のように本体側位置決め部82a、92aとプロセスカートリッジ7の被位置決め部140a、150aが接触しないように、プロセスカートリッジ7が決め位置から少し下に下がった状態で位置している。その後、本体側位置決め部82a、92aとプロセスカートリッジ7の被位置決め部140a、150aが接触するようにプロセスカートリッジ7が上に移動する。この時、保持部材201は付勢手段202a、202bにより付勢されている為、プロセスカートリッジ7の動きに連動し、ライトガイド40b、41bに接触しながら上に移動する。そして、最終的に、図24の位置でプロセスカートリッジ7の奥行き方向の位置と高さ方向の位置が決まり、それに伴い保持部材201の位置がプロセスカートリッジ7に対して位置決めされる。これにより、トナー検知手段200の位置が精度よく決めることが可能となり、トナー残量検知の検知精度を高めることができる。尚、本実施例においては、図20
〜図23まではカートリッジ7が現像ローラ17の長手方向に沿って挿入される状態を示している。図23から図24の位置までは、その後に、カートリッジ7が前記長手方向に対して交差する交差方向に移動する状態を示している。
【実施例2】
【0096】
図25を用いて本発明の実施例2を説明する。
保持部材201にプロセスカートリッジ7の挿入方向と同じ方向に溝207が設けられている。溝207の幅はライトガイド40b、41bの幅よりごくわずかに大きくできている。そして、プロセスカートリッジ7を挿入していった際に溝207とライトガイド40b、41bにより保持部材201がライトガイド40b、41bで位置決めされる。そして、トナー検知手段200とプロセスカートリッジ7のライトガイド40b、41bの位置が高さ方向のみでなく左右方向に対しても精度よく位置決めする事が可能となり、トナー残量検知の検知精度を高めることができる。
【0097】
また保持部材201の手前に設置された斜面203にも、溝の導入部208a、208bを設ける事により、溝207に対し、ライトガイド40b、41bをスムーズに案内することが可能となる。ここで、挿入方向において溝207の上流側端部が最も大きく構成されている。
【実施例3】
【0098】
図26〜図28を用いて本発明の実施例3を説明する。
プロセスカートリッジ7には図26の様に、感光体ドラム1と現像ユニット4を接離させる機構を備えたものがある。これは現像ユニット4の中に配置されている現像ローラ25と感光体ドラム1とを接離させる為の機構である。現像ローラ25は感光体ドラム1に印刷時には常に当接している必要があるため、バネ等によって感光体ドラム1に付勢されている。
【0099】
しかし、現像ローラ25は通常ゴムやスポンジ等の比較的硬度の低い物で構成されている。そのため、印刷時以外にも現像ローラ25がだ感光体ドラム1に当接されていると、現像ローラ25の付勢圧により現像ローラ外径が塑性変形をしてしまい、印刷時に現像ローラ25が均一に感光体ドラムに当接しなくなり、画像弊害が発生してしまう為である。このため画像形成装置本体100Aに現像離間カム(不図示)およびカム駆動源(不図示)を配置し、印刷時のみ現像ローラ25が感光体ドラム1に当接するよう、感光体ユニット13に対して現像ユニット4を現像離間カムおよびカム駆動源により動作させる。通常現像ローラ25は印刷時以外には現像ローラ25の変形を防止する為に感光体ドラム1から離された離間位置にしている。
【0100】
その為、プロセスカートリッジ7を画像形成装置本体100Aに対し挿抜する際は、離間状態で行われ、印刷時まで離間位置が保持される。一方トナー検知手段200は印刷時の当接状態におけるライトガイド40b、41bに対して位置決めを行う必要がある。
【0101】
そこで、図27のように保持部材201を左右方向にも移動可能(追従可能)なように構成する。保持部材201に仮止め部210a、210bを配置しており、画像形成装置に配置されている残量検知枠209に対し脱落しないように構成されている。保持部材201が図28のように左側によった場合においても仮止め部210a、210bは残量検知枠209から脱落しない構成となっている。左右方向に移動可能な構成は図27、28のようなバネ構成でもよいし、リンク機構による構成でも良い。
このように保持部材201を左右方向にも移動可能なように構成する事によって、プロセスカートリッジの当接、離間位置によらず、トナーの残量検知を精度よく行う事ができる。
【0102】
尚、上述した実施例1〜3においては、保持部材201に直接ライトガイド40b、41bを当接させる構成を採用したが、ライトガイド40b、41bの周囲に保護部材を設けて、その保護部材に保持部材201を当接させても良い。これにより、保持部材201に直接当接することによるライドガイド40b、41bの損傷を防止することができる。
また、上述の実施例1〜3においては、プロセスカートリッジに関して記載したが、現像ユニット4のみを取り外し可能に装置本体100Aに装着する構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【0103】
【図1】本発明の実施例1に係る画像形成装置を示す概略構成断面図である。
【図2】本発明の実施例1に係るプロセスカートリッジを示す概略構成断面図である。
【図3】実施例1のトナー撹拌部材の概略斜視図である。
【図4】実施例1の光透過部材の上面図である。
【図5】図5(a)は、図4の線A−Aに取った光透過部材の切断側面図であり、図5(b)は、図4の線B−Bに取った光透過部材の切断側面図である。
【図6】実施例1において、トナー撹拌部材の作動を説明する概略構成断面図である。
【図7】実施例1において、トナー撹拌部材の作動を説明する概略構成断面図である。
【図8】実施例1において、トナー撹拌部材の作動を説明する概略構成断面図である。
【図9】実施例1において、トナー撹拌部材の作動を説明する概略構成断面図である。
【図10】実施例1において、トナー撹拌部材の作動を説明する概略構成断面図である。
【図11】実施例1において、トナー撹拌部材の作動を説明する概略構成断面図である。
【図12】実施例1において、トナー撹拌部材の作動を説明する概略構成断面図である。
【図13】実施例1において、受光部で得られる時間と光量との関係を示した波形である。
【図14】実施例1において、受光部で得られる時間と光量との関係を示した波形である。
【図15】実施例1において、受光部で得られる時間と光量との関係を示した波形である。
【図16】実施例1において、プロセスカートリッジを画像形成装置本体へ装着する装着構成を示した図である。
【図17】実施例1におけるプロセスカートリッジの斜視図である。
【図18】実施例1において、プロセスカートリッジを画像形成装置本体に位置決めする位置決め構成を示した図である。
【図19】実施例1におけるトナー検知手段を示した斜視図である。
【図20】実施例1におけるトナー検知手段を示した斜視図である。
【図21】実施例1におけるトナー検知手段を示した斜視図である。
【図22】実施例1におけるトナー検知手段を示した斜視図である。
【図23】実施例1におけるトナー検知手段を示した斜視図である。
【図24】実施例1におけるトナー検知手段を示した斜視図である。
【図25】実施例2におけるトナー検知手段を示した斜視図である。
【図26】実施例3において、感光体ドラムと現像ユニットを離間する機構の説明図である。
【図27】実施例3におけるトナー検知手段を示した斜視図である。
【図28】実施例3におけるトナー検知手段を示した斜視図である。
【符号の説明】
【0104】
1a、1b、1c、1d…感光ドラム
7a、7b、7c、7d…プロセスカートリッジ
25…現像ローラ
40b、41b…ライトガイド
82a、92a…本体側位置決め部
100…画像形成装置
200…トナー検知手段
204…LED
201…フォトトランジスタ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
現像剤を収納する現像剤収納部と、前記現像剤収納部の内部へ光を導くための入射部と、前記現像剤収納部の外部へ光を導くための出射部と、を有するカートリッジが取り外し可能に装着される画像形成装置において、
前記カートリッジが、前記画像形成装置の装置本体の外部から内部へ挿入された後に、挿入された挿入方向に対して交差する交差方向に移動することにより、前記カートリッジと当接して、前記カートリッジを前記装置本体に位置決めする位置決め部と、
前記入射部へ入射するための光を発光する発光部と、前記出射部から出射した光を受ける受光部と、を有し、前記現像剤収納部に収納された現像剤量を光学的に検知する検知手段と、
を有し、
前記検知手段は、前記カートリッジが前記位置決め部に位置決めされた状態で位置する検知位置と、前記カートリッジが前記挿入方向に沿って前記装置本体に挿入されるのを許容するために前記検知位置から退避した退避位置と、の間を移動可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
前記検知手段の移動方向は、前記交差方向と平行であ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】
前記検知手段を前記退避位置から前記検知位置へ付勢する付勢手段を有し、
前記検知手段は、前記カートリッジが前記挿入方向に沿って前記装置本体に挿入される際に、前記カートリッジから力を受けて前記付勢手段の力に抗して前記退避位置へ移動することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
【請求項4】
前記検知手段が前記検知位置に位置する状態において、前記付勢手段は前記検知手段を前記カートリッジに付勢す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】
前記検知手段は、前記挿入方向の上流側にガイド部を有しており、
前記カートリッジが前記装置本体に挿入される際に、前記ガイド部が前記カートリッジに当接することにより、前記検知手段が前記検知位置から前記退避位置へ移動することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項6】
前記検知手段は、前記入射部及び前記出射部をそれぞれ、前記発光部及び前記受光部の位置へ導くために前記挿入方向に沿った溝を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項7】
前記溝は、前記挿入方向の上流側端部が最も大きく構成されていることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
【請求項8】
前記カートリッジは、像担持体に形成された潜像を現像する現像ローラを有し、
前記挿入方向は前記現像ローラの長手方向と平行であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項9】
前記検知手段は、前記カートリッジが前記位置決め部に位置決めされている状態において、前記長手方向において前記カートリッジの中央近傍に配置されていることを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。
【請求項10】
前記カートリッジは、潜像が形成される像担持体を持つ第一ユニットと、前記潜像を現像する現像ローラを持つ第二ユニットで構成されており、前記第二ユニットは前記第一ユ
ニットに対して前記像担持体と前記現像ローラとを接離させるように移動可能であって、
前記検知手段は、前記現像ローラを持つユニットの移動に追従して移動可能であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項1】
現像剤を収納する現像剤収納部と、前記現像剤収納部の内部へ光を導くための入射部と、前記現像剤収納部の外部へ光を導くための出射部と、を有するカートリッジが取り外し可能に装着される画像形成装置において、
前記カートリッジが、前記画像形成装置の装置本体の外部から内部へ挿入された後に、挿入された挿入方向に対して交差する交差方向に移動することにより、前記カートリッジと当接して、前記カートリッジを前記装置本体に位置決めする位置決め部と、
前記入射部へ入射するための光を発光する発光部と、前記出射部から出射した光を受ける受光部と、を有し、前記現像剤収納部に収納された現像剤量を光学的に検知する検知手段と、
を有し、
前記検知手段は、前記カートリッジが前記位置決め部に位置決めされた状態で位置する検知位置と、前記カートリッジが前記挿入方向に沿って前記装置本体に挿入されるのを許容するために前記検知位置から退避した退避位置と、の間を移動可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
前記検知手段の移動方向は、前記交差方向と平行であ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】
前記検知手段を前記退避位置から前記検知位置へ付勢する付勢手段を有し、
前記検知手段は、前記カートリッジが前記挿入方向に沿って前記装置本体に挿入される際に、前記カートリッジから力を受けて前記付勢手段の力に抗して前記退避位置へ移動することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
【請求項4】
前記検知手段が前記検知位置に位置する状態において、前記付勢手段は前記検知手段を前記カートリッジに付勢す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】
前記検知手段は、前記挿入方向の上流側にガイド部を有しており、
前記カートリッジが前記装置本体に挿入される際に、前記ガイド部が前記カートリッジに当接することにより、前記検知手段が前記検知位置から前記退避位置へ移動することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項6】
前記検知手段は、前記入射部及び前記出射部をそれぞれ、前記発光部及び前記受光部の位置へ導くために前記挿入方向に沿った溝を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項7】
前記溝は、前記挿入方向の上流側端部が最も大きく構成されていることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
【請求項8】
前記カートリッジは、像担持体に形成された潜像を現像する現像ローラを有し、
前記挿入方向は前記現像ローラの長手方向と平行であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項9】
前記検知手段は、前記カートリッジが前記位置決め部に位置決めされている状態において、前記長手方向において前記カートリッジの中央近傍に配置されていることを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。
【請求項10】
前記カートリッジは、潜像が形成される像担持体を持つ第一ユニットと、前記潜像を現像する現像ローラを持つ第二ユニットで構成されており、前記第二ユニットは前記第一ユ
ニットに対して前記像担持体と前記現像ローラとを接離させるように移動可能であって、
前記検知手段は、前記現像ローラを持つユニットの移動に追従して移動可能であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の画像形成装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【公開番号】特開2010−107775(P2010−107775A)
【公開日】平成22年5月13日(2010.5.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−280310(P2008−280310)
【出願日】平成20年10月30日(2008.10.30)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年5月13日(2010.5.13)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年10月30日(2008.10.30)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】
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