JP3697168B2 - プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置に関する。
【０００２】
ここで、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記録媒体に画像を形成するものである。そして、電子写真画像形成装置の例としては、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えば、レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置およびワードプロセッサ等が含まれる。
【０００３】
また、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段と電子写真感光体をドラムとを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを電子写真画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。および、帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つと電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して電子写真画像形成装置本体に着脱可能とするものである。さらに、少なくとも現像手段と電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して、電子写真画像形成装置本体に着脱可能とするものをいう。
【０００４】
【従来の技術】
従来、電子写真画像形成プロセスを用いた電子写真画像形成装置においては、電子写真感光体および電子写真感光体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電子写真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採用されている。このプロセスカートリッジ方式によれば、装置のメンテナンスをサービスマンによらずにユーザー自身で行うことができるので格段に操作性を向上させることができる。そこでこのプロセスカートリッジ方式は、電子写真画像形成装置において広く用いられている。
【０００５】
また、このようなプロセスカートリッジ方式の電子写真画像形成装置ではユーザー自身がカートリッジを交換する。そのため、現像剤の残量をユーザーに報知するために、現像剤量検知手段が設けられているものがある。現像剤量検知手段としてはプロセスカートリッジ内に配置した複数の電極間の静電容量の変化を検知して現像剤量を検知する方式がある。
【０００６】
そして、このプロセスカートリッジ方式によれば、カートリッジが装置本体に装着された際に、カートリッジと装置本体との電気的接続を行なうために、カートリッジには電気接点が配置されている（例えば、特開平１０−０２０７４３号公報参照）。
【０００７】
前述公報に記載された電気接点配置は、各電気接点が効率的に配置されており、プロセスカートリッジの小型化、及び、電子写真画像形成装置の小型化の実現に寄与している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述した従来例を更に発展させたものである。
【０００９】
本発明の目的は、現像剤残量の検出精度を向上させたプロセスカートリッジ、及び、前記プロセスカートリッジを着脱可能な電子写真画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、現像剤の残量を検出するための入力電気接点及び出力電気接点を別枠体に設けることにより、余分な静電容量の発生を抑制して、現像剤の残量を精度良く検出できるプロセスカートリッジ、及び、前記プロセスカートリッジを着脱可能な電子写真画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、入力電極を現像枠体に、及び、入力電気接点を現像剤枠体に設けたにも関わらず、現像枠体と現像剤枠体とを一体に結合させて溶着することにより前記入力電極と前記入力電気接点とを電気的に接続することができるプロセスカートリッジ、及び、前記プロセスカートリッジを着脱可能な電子写真画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、
電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
電子写真感光体ドラムと、
現像剤を用いて、前記電子写真感光体ドラムに形成された静電潜像を現像するための現像ローラと、
前記現像ローラを支持する現像枠体と、
前記現像ローラによって前記静電潜像の現像に用いられる現像剤を収納する現像剤枠体と、
前記現像枠体に設けられている入力電極であって、前記現像ローラの長手方向に沿って設けられている入力電極と、
前記長手方向において前記現像剤枠体の一端に設けられている入力電気接点であって、前記カートリッジが前記装置本体に装着された際に、前記入力電極へ印加するための入力バイアスを前記装置本体から受けるための入力電気接点と、
前記現像剤枠体に設けられ、前記入力電気接点と電気的に接続している第一接点部であって、前記入力電気接点から前記入力電極へ前記入力バイアスを伝達するための第一接点部と、
前記現像枠体に設けられ、前記入力電極と電気的に接続している第二接点部であって、前記入力電気接点から前記入力電極へ前記入力バイアスを伝達するための第二接点部と、
前記現像枠体に設けられている出力電極であって、前記長手方向に沿って設けられている出力電極と、
前記長手方向において前記現像枠体の一端に設けられている出力電気接点であって、前記カートリッジが前記装置本体に装着された際に、前記装置本体でもって前記カートリッジ内の現像剤の残量を検出するために、前記入力電極と前記出力電極との間の静電容量に応じた値と、前記現像ローラと前記出力電極との間の静電容量に応じた値とに基づいた出力バイアスを前記装置本体に伝達するための出力電気接点と、
前記現像枠体に設けられ、前記出力電極及び前記出力電気接点と電気的に接続している電極部材であって、前記出力電極から前記出力電気接点へ前記出力バイアスを伝達するための電極部材と、
を有し、
前記現像枠体と前記現像剤枠体とを一体に結合させるために前記現像枠体と前記現像剤枠体とを溶着することにより、前記第一接点部と前記第二接点部とが接触して、前記入力電極と前記入力電気接点とが電気的に接続していることを特徴とするプロセスカートリッジである。
【００１４】
又、上記目的を達成する他の発明は、
プロセスカートリッジを着脱可能であって、記録媒体に画像を形成するための電子写真画像形成装置において、
（ａ）本体入力電気接点と、
（ｂ）本体出力電気接点と、
（ｃ）電子写真感光体ドラムと、
現像剤を用いて、前記電子写真感光体ドラムに形成された静電潜像を現像するための現像ローラと、
前記現像ローラを支持する現像枠体と、
前記現像ローラによって前記静電潜像の現像に用いられる現像剤を収納する現像剤枠体と、
前記現像枠体に設けられている入力電極であって、前記現像ローラの長手方向に沿って設けられている入力電極と、
前記長手方向において前記現像剤枠体の一端に設けられている入力電気接点であって、前記カートリッジが前記装置本体に装着された際に、前記入力電極へ印加するための入力バイアスを前記装置本体から受けるための入力電気接点と、
前記現像剤枠体に設けられ、前記入力電気接点と電気的に接続している第一接点部であって、前記入力電気接点から前記入力電極へ前記入力バイアスを伝達するための第一接点部と、
前記現像枠体に設けられ、前記入力電極と電気的に接続している第二接点部であって、前記入力電気接点から前記入力電極へ前記入力バイアスを伝達するための第二接点部と、
前記現像枠体に設けられている出力電極であって、前記長手方向に沿って設けられている出力電極と、
前記長手方向において前記現像枠体の一端に設けられている出力電気接点であって、前記カートリッジが前記装置本体に装着された際に、前記装置本体でもって前記カートリッジ内の現像剤の残量を検出するために、前記入力電極と前記出力電極との間の静電容量に応じた値と、前記現像ローラと前記出力電極との間の静電容量に応じた値とに基づいた出力バイアスを前記装置本体に伝達するための出力電気接点と、
前記現像枠体に設けられ、前記出力電極及び前記出力電気接点と電気的に接続している電極部材であって、前記出力電極から前記出力電気接点へ前記出力バイアスを伝達するための電極部材と、
を有し、
前記現像枠体と前記現像剤枠体とを一体に結合させるために前記現像枠体と前記現像剤枠体とを溶着することにより、前記第一接点部と前記第二接点部とが接触して、前記入力電極と前記入力電気接点とが電気的に接続してい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である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
（画像形成装置全体の説明）
まず本発明を適用したプロセスカートリッジを着脱可能な電子写真画像形成装置の一実施例について説明する。図１は本実施の形態における電子写真画像形成装置Ａの断面図で、図２はプロセスカートリッジＢの断面図である。
【００１６】
画像形成装置Ａは、電子写真感光体ドラム７（以下感光体ドラム）を有する。感光体ドラム７は、帯電手段である帯電ローラ８によって帯電され、ついで、レーザーダイオード、ポリゴンミラー、レンズ、反射ミラーを有した光学手段１から画像情報に応じたレーザ光を照射することによって感光体ドラム７に画像情報に応じた静電潜像が形成される。この潜像は、現像手段によって現像され、可視像、すなわち、現像剤像とされる。
【００１７】
現像手段は、感光体ドラム７に現像剤を送り出す現像剤担持体である現像ローラ１２と、現像ローラ１２の表面に付着する現像剤の量を規制するための規制部材である現像ブレード１８とからなる。また、現像ローラ１２および現像ブレード１８とそれらを保持する現像枠体１３と、現像剤を収容した現像剤枠体１１を結合して、現像装置である現像ユニット２０を構成している。
【００１８】
現像枠体１３は現像室１３ａを有し、現像室１３ａに隣接する現像剤収納部１４内の現像剤は現像剤送り部材１５の回転によって、現像室１３ａの現像スリーブ１２へと送り出される。現像枠体１３は、現像ローラ１２の近傍に回動自在な現像剤攪拌部材１６を備えており、現像剤収納部１４から送り出された現像室１３ａ内の現像剤を循環させる。また、現像剤は磁性を有しており、現像ローラ１２は固定磁石１７を内蔵している。そのため、現像ローラ１２上には現像剤が付着する。
【００１９】
そして現像ローラ１２を回転することによって現像剤は搬送され、現像ブレード１８にて摩擦帯電電荷が付与されるとともに所定厚の現像剤層が現像ローラ１２上に形成され、感光体ドラム７の現像領域へと搬送される。この現像領域へと供給された現像剤は、前記感光体ドラム７上の前記潜像へと転移され、感光体ドラム７上に現像剤像を形成する。なお、現像ローラ１２は、画像形成装置Ａ本体に設けられている現像バイアス回路に接続されている。そして、通常、交流電圧に直流電圧が重畳された現像バイアス電圧が印加される。
【００２０】
一方、上記現像剤像の形成と同期して給紙カセット３ａにセットした記録媒体２をピックアップローラ３ｂ、搬送ローラ対３ｃ、３ｄおよび３ｅで転写位置へと搬送する。転写位置には、転写手段としての転写ローラ４が配置されている。そして、転写ローラ４に電圧を印加することによって、感光体ドラム７上の現像剤像を記録媒体に転写する。
【００２１】
現像剤像の転写を受けた記録媒体２は、搬送ガイド３ｆで定着手段５へと搬送する。定着手段５は、駆動ローラ５ｃおよびヒータ５ａを内蔵した定着ローラ５ｂを備え、通過する記録媒体２に熱および圧力を印加して転写された現像剤像を記録媒体２上に定着する。
【００２２】
記録媒体は、排出ローラ対３ｇ、３ｈで搬送し、反転経路３ｊを経由して排出トレイ６へと排出される。この排出トレイ６は、画像形成装置Ａの上面に設けられている。なお、揺動可能なフラッパ３ｋを動作させ、反転経路３ｊを介することなく記録媒体２を排出することもできる。本実施例では、上記ピックアップローラ３ｂ、搬送ローラ対３ｃ、３ｄ、３ｅ、搬送ガイド３ｆ、排出ローラ対３ｇ、３ｈによって搬送手段を構成している。
【００２３】
転写ローラ４によって現像剤像を記録媒体２に転写した後、感光体ドラム７は、クリーニング手段９によって感光体ドラム７上に残留した現像剤を除去される。そして、次の画像形成プロセスに供される。クリーニング手段９は、感光体ドラム７に当接して設けられた弾性クリーニングブレード９ａによって感光体ドラム７上の残留現像剤を掻き落す。そしてこの除去現像剤を除去現像剤溜め９ｂへと集める。
【００２４】
（プロセスカートリッジの説明）
一方、本実施例では、プロセスカートリッジＢは図２に示すように、現像手段を備えた現像枠体１３に現像剤枠体１１を溶着して、一体として現像ユニット２０（現像装置）を構成している。現像剤枠体１１は、現像剤を収納する現像剤収納部１４と、該現像剤収納部１４の現像剤を現像枠体１３に供給するための現像剤供給開口４７を形成し、その現像剤収納部１４内に現像剤送り部材１５を回動可能に支持している。なお、現像剤供給開口４７は、プロセスカートリッジＢが使用される時までは、現像剤シール４８によって封止されており、プロセスカートリッジＢの最初の使用時にユーザーによって現像剤シールが引き抜かれることによって現像剤が供給可能となる。現像枠体１３は、現像手段である現像ローラ１２および現像ブレード１８を保持している。
【００２５】
また、クリーニングブレード９ａ等のクリーニング手段９、感光体ドラム７および帯電ローラ８をドラム枠体２１で支持してクリーニングユニット１９を構成している。
【００２６】
そして、プロセスカートリッジＢは前記現像ユニット２０およびクリーニングユニット１９を結合して一体化することによってカートリッジ化されている。
【００２７】
次に、プロセスカートリッジＢを画像形成装置本体に着脱する方法について図３を用いて説明する。
【００２８】
図３は画像形成装置Ａの開閉部材３５を開放した状態を示す斜視図である。画像形成装置Ａは、ヒンジ３５ａ（図１参照）を中心に開閉部材３５を開放すると、画像形成装置Ａの左右の内壁に前下りの左右ガイドレール２６Ｌ、２６Ｒ（２６Ｒは不図示）が見える。そして、このガイドレール２６Ｌ、２６Ｒに感光体ドラム７と同軸上にある左右円筒形ガイド、および、プロセスカートリッジＢの装置本体への装着方向でみてこの円筒形ガイドの後ろにある細長い姿勢決めガイドを挿入して、画像形成装置Ａの位置決め溝２６ｂＬ、２６ｂＲ（２６ｂＲは不図示）に円筒形ガイドを嵌め込むことにより、プロセスカートリッジＢを画像形成装置本体Ａに装着する。
【００２９】
反対に、画像形成装置Ａに装着されたプロセスカートリッジＢを取り外すときには、上記と反対の手順で前記ガイドレール２６Ｌ、２６Ｒに沿って、プロセスカートリッジＢを引き抜くことにより行う。
【００３０】
（クリーニングユニットの説明）
ドラム枠体２１は感光体ドラム７、帯電ローラ８、クリーニング手段９などの各部材が取り付けられ、一体的なクリーニングユニット１９を構成している。
【００３１】
図４はクリーニングユニット１９を底面から見た図である。図に示すように、ドラム枠体２１には前述した各部材の他に、電気接点が設けられている。すなわち、（１）感光体ドラム７を画像形成装置Ａ本体との間で接地するために、該感光体ドラム７と電気的に接続したアース電気接点として円筒形ガイド２１ａＬ（アース電気接点として説明する場合は符号４０を用いる）、（２）帯電ローラ８に帯電バイアスを印加するために帯電ローラ軸と電気的に接続した帯電バイアス電気接点２８が取り付けられている。
【００３２】
図５に示すように、前記アース電気接点４０は導電性の材質のフランジ４１に一体に設けられ、さらにフランジ４１と一体のドラム軸２７をアース電気接点４０と同軸上に設け、ドラム軸２７にドラムシリンダ７ａと導通しているアース板７ｂを圧接して外部へ導いている。
【００３３】
また、図６に示すように帯電バイアス電気接点２８ａは、帯電ローラ軸８ａと接触している複合ばね８ｂを介して帯電ローラ８の軸８ａと電気的に接続している。このばね８ｂはコイルばね部８ｂ１と線ばね８ｂ２を有している。そして、帯電バイアス電気接点部材２８は、帯電バイアス電気接点２８ａとばね座２８ｂを有している。そして、接点２８ａを介して装置本体から受けた帯電バイアスをばね座２８ｂ、ばね部８ｂ１、線ばね８ｂ２を介して帯電ローラ８に印加している。尚、帯電ローラ軸受け８ｃはガイド溝２１ｂに取付けられている。帯電バイアス電気接点２８ａは、プロセスカートリッジＢが画像形成装置本体に装着された際に下方を向くように取り付けられている。
【００３４】
上記２つの接点（アース電気接点４０、帯電バイアス電気接点２８）は感光体ドラム７の長手方向において、同一の一端側に配置されている。
【００３５】
（現像剤量検出手段の説明）
本実施の形態においては、プロセスカートリッジＢは現像室１３ａ内の現像剤の消費にしたがってその残量を検知する現像剤量検出手段を備えている。
【００３６】
本実施の形態では、図２に示すように現像剤量検出手段を構成する測定電極部材として、第一の電極８１、第二の電極８２、第三の電極８３が現像枠体１３に設けられ、現像ローラ１２に沿って平行に配置される。第一の電極８１は現像ローラ１２の近傍に現像ローラ１２に沿って設けられる。第三の電極８３は現像枠体１３の底部に設けられており、第一の電極８１と第三の電極８３は現像枠体１３内で電気的に接続され同電位になっている。
【００３７】
また、第二の電極８２は第一の電極８１よりも現像剤枠体１１方向寄りに設けられており、第一の電極と対向するように現像枠体１３の上部に配置されている。現像剤量検出手段は第一の電極８１または第二の電極８２のどちらかに電圧を印加することで電極間に静電容量を誘起させ、この静電容量を画像形成装置Ａに設けられた検出回路で測定することによって現像剤量を検出する構成である。
【００３８】
すなわち、電極間に現像剤が進入することによって、電極間の静電容量が変化する。そのため、この変化を検出することにより、現像剤量を検出することができる。本実施の形態では第二の電極８２を電圧が印加される入力電極とし、第一の電極８１と第三の電極８３を出力電極としている。
【００３９】
前記第一、第二、第三の電極８１、８２、８３は現像剤送り部材１５によって現像剤枠体１１から搬送された現像剤が進入する位置に配置されている。プロセスカートリッジＢ内の現像剤量が多い時は各電極で囲まれた空間には現像剤送り部材１５によって現像剤が押し込まれ、電極間の静電容量は高い値を示し続ける。プロセスカートリッジを使用していくと、現像剤が消費され電極間の現像剤の高さが減少していき、電極間の静電容量も減少していく。そして、この静電容量の減少から、現像剤量を逐次検出する。
【００４０】
本実施の形態では現像ローラ１２に印加される現像バイアス電圧を入力電圧とし、現像ローラ１２と第一の電極８１との間の静電容量をも検知することによって、現像剤無し状態を検知している。すなわち、検出手段は静電容量変化を検出することで現像剤量を逐次に検知することができる。
【００４１】
（検出回路の説明）
図７は画像形成装置における現像剤量検出回路の一例を示す図である。
【００４２】
現像剤量検出回路２００は検出部８０、現像バイアス回路２０１、制御回路２０２、増幅回路２０４を有する。検出部８０は前記第一、第二、第三の電極８１，８２、８３と現像ローラ１２からなり、現像剤量を検出するために静電容量を誘起する。この検出部８０はプロセスカートリッジＢに設けられている。
【００４３】
一方、現像バイアス回路２０１、制御回路２０２、増幅回路２０４は画像形成装置Ａ本体に設けられている。
【００４４】
プロセスカートリッジＢは現像ローラ１２と導通している現像バイアス電気接点部材２２を備えており、画像形成装置Ａは現像バイアス回路２０１と導通している電気接点１０３を備えている。そして、プロセスカートリッジＢが画像形成装置Ａに装着された際には、現像バイアス電気接点部材２２の有する現像バイアス電気接点２２ａと画像形成装置Ａに設けられた電気接点１０３が電気的に接続される。そして、現像ローラ１２には、画像形成装置Ａの現像バイアス回路２０１から電気接点１０３、現像バイアス電気接点２２を経て現像バイアス電圧が印加される。
【００４５】
また、プロセスカートリッジＢの枠体側面には画像形成装置Ａとの電気的な接点となる出力電気接点２３ａ、入力電気接点２９ａが設けられており、プロセスカートリッジＢを画像形成装置Ａ本体に装着したときに画像形成装置Ａ側に設けられた電気接点３０、３１と接触する。
【００４６】
検出部８０の静電容量Ｃａは、第二の電極８２と第一の電極８１および第三の電極８３間の静電容量であり、その容量の大きさは現像剤量に応じて変動する。
【００４７】
検出部８０はインピーダンス素子としてその一方の入力側電極、本実施の形態における第二の電極８２が、現像バイアス電気接点２２を介して現像バイアス印加手段としての現像バイアス回路２０１および制御回路２０２に接続されている。本実施の形態においては、第二の電極８２が入力側電極であり、入力電気接点２９ａと画像形成装置Ａ本体の電気接点３０を介して現像バイアス回路２０１に接続され、また、画像形成装置Ａ本体内の電線の配回し部３６を経て制御回路２０２に接続されている。
【００４８】
検出部８０は他方の出力側電極、本実施の形態における第一および第三の電極８１，８３が出力電気接点２３ａと装置本体の電気接点３１を介して、画像形成装置Ａ本体内の電線の配回し部３７を経て制御回路２０２に接続されている。
【００４９】
制御回路２０２には基準容量素子Ｃｂが設けられており、基準容量素子Ｃｂは画像形成装置Ａ内において現像バイアス回路２０１に接続されている。基準容量素子Ｃｂは、現像バイアス回路２０１から印加されるＡＣ（交流）電流Ｉ１を用いて現像剤量を検出する上での基準電圧Ｖ１を設定する。制御回路２０２は、基準容量素子Ｃｂに印加されるＡＣ電流Ｉ１をボリュームＶＲ１で分流し、分流されたＡＣ電流Ｉ１‘により抵抗Ｒ２で生じる電圧降下分Ｖ２を、抵抗Ｒ３、Ｒ４で設定されたＶ３に加算し基準電圧Ｖ１を決めている。
【００５０】
増幅回路２０４は電圧の差分を算出するコンパレータを備え、検出部８０に印加されたＡＣ電流Ｉ２は増幅回路２０４に入力され、現像剤量の検出値Ｖ４（Ｖ１−Ｉ２×Ｒ５）として出力される。そしてその出力値を現像剤残量の検出値として利用する。このように検出された現像剤の残量の情報は、画像形成装置Ａ本体に設けられた表示部（不図示）などにより、ユーザーに報知される。
【００５１】
本実施の形態の画像形成装置によれば、プロセスカートリッジ内の現像剤残量を逐次に検知して、その情報をもとにして現像剤の消費量を表示することができる。これによってユーザーに新しいプロセスカートリッジの準備を促し、さらに、現像剤無しの検知情報によりプロセスカートリッジの交換を促すことができる。
【００５２】
（電極の取り付け構成の説明）
次に、現像剤量検出手段の第一の電極８１、第二の電極８２、第三の電極８３の現像装置構成部への取り付け構成を図８及び、図９を用いて説明する。第一の電極８１、第二の電極８２、第三の電極８３による現像剤量検出手段は、第一および第三の電極８１、８３と第二の電極８２で囲まれる空間の静電容量を検知することによって成り立っているので、各電極の位置精度は極めて重要である。また、本実施の形態では、現像剤がなくなり、画像白抜けが発生する時期を正確に検知することが目的なので、各電極はより現像剤が最後まで残る現像ローラ１２近傍に配置するべきである。そこで本実施例では図８、図９に示すように、電極８１、８２、８３を現像フレーム、すなわち、現像枠体１３に取り付ける。
【００５３】
（第一の電極、第三の電極）
図８は第一の電極８１と第三の電極８３を現像枠体１３に取り付ける様子を示す斜視図である。図に示すように、第一の電極８１は現像枠体１３の取り付け面１３ｂに設けられた位置決めボス１３ｃによって位置決めされ、両面テープで取り付け面１３ｂに貼り付けられる。第一の電極８１の一端部には腕部８１ａがあり、その端部は切り起し部８１ｂが形成されている。第一の電極８１が現像枠体１３に取り付けられると、切り起し部８１ｂは現像枠体１３の溝１３ｄに入り込むようになっている。一方、現像枠体１３の溝１３ｄの横には枠体内部から外部に貫通する穴１３ｅがあり、その位置は切り起し部８１ｂの穴８１ｃと一致するようになっている。
【００５４】
第三の電極８３は薄い板状をなし、その両端部には腕部８３ａ、８３ｂが形成されている。腕部８３ａ、８３ｂは第三の電極８３の板面に対してほぼ直交する方向に折れ曲がって形成され、腕部８３ａ、８３ｂにはそれぞれ位置決めボス１３ｋが嵌合する位置決め穴８３ｅおよび８３ｆが設けてある。また、腕部８３ａの端部には、腕部８３ａの板面および第三の電極８３の板面と垂直に第一の電極８１の切起し部８１ｂと同様の形状をした、切起し部８３ｃが形成されている。第三の電極８３を現像枠体１３に取り付けるには、位置決めボス１３ｋに腕部８３ａ、８３ｂの位置決め穴８３ｅ、８３ｆを嵌合して現像枠体１３の取り付け部１３ｉ、１３ｊに当接させ、ねじによって固定する。
【００５５】
このとき８３ｃを有する腕部８３ａの端部は、現像枠体１３の溝１３ｄに嵌り込む。切起し部８３ｃには穴８３ｄが設けられており、第三の電極８３が現像枠体１３に取り付けられると、切起し部８３ｃと切起し部８１ｂが並ぶようになっている。
【００５６】
また、現像枠体１３の穴１３ｅは弾性シール部材２４が嵌合する形状となっており、現像枠体の外側から弾性シール２４が圧入される。そして、コの字に形成された円柱状の電極棒２５が弾性シール２４を介して現像枠体１３の横穴１３ｅに挿入され、現像枠体内において穴８１ｃと８３ｄに圧入されて第一の電極８１と第三の電極８３および電極棒２５が電気的に接続される。
【００５７】
（第二の電極）
図９は第二の電極を現像枠体１３に取り付ける様子を示す図である。図９に示すように、第二の電極８２は薄板が略直角に折れ曲がった形状をなし、その両端には腕部８２ａが形成されている。第二の電極８２の両腕部８２ａにはそれぞれ、現像枠体１３に設けられた位置決めボス１３ｈが嵌合する位置決め穴８２ｂおよびねじ穴８２ｃが設けられている。
【００５８】
第二の電極８２を現像枠体１３に取り付ける際には、第二の電極８２の位置決め穴８２ｂに現像１３の位置決めボス１３ｈを嵌めることにより位置決めして、ねじ穴８２ｃを挿通して小ねじを現像枠体１３のめねじ１３ｑにねじ込むことによって固定する。このとき、一方の小ねじ（図９手前側）は電極板３２のねじ穴３２ｃを挿通することによって、電極板３２と第二の電極８２を共締めし、電極板３２によって現像枠体１３外部への配線を行っている。なお、第二の電極８２は第一の電極８１の組み付け性を損なわないように、第一の電極８１の取り付け後に組み付けることが望ましい。
【００５９】
その後、図９に示すように、現像枠体１３の側部には現像ローラ１２を軸受を介して回転可能に支持するホルダ９０が取り付けられる（現像ローラ１２とホルダ９０は、後述の現像枠体１３と現像剤枠体１１の超音波溶着による結合後に組み付けられる）。このホルダ９０には画像形成装置ＡとプロセスカートリッジＢを電気的に接続する出力電極板２３および、現像ローラ１２に現像バイアス電圧を供給するための現像バイアス電気接点２２が取り付けられる。
【００６０】
ホルダ９０に設けられた四角状の窓部９０ａには出力電極板２３の一部が嵌合し、画像形成装置ＡとプロセスカートリッジＢを電気的に接続する出力電気接点２３ａを構成している。出力電極板２３には接点部２３ｂが設けられており、ホルダ９０が現像枠体１３に取り付けられると接点部２３ｂが電極部材としての電極棒２５に接触し、出力電気接点２３ａと第一の電極８１および第三の電極８３が電気的に接続される。
【００６１】
また、ホルダ９０には現像バイアス電気接点２２ａが取り付けられ、画像形成装置Ａと現像ローラ１２を電気的に接続する。現像バイアス電気接点部材２２は現像バイアス電気接点２２ａと接点部２２ｂが設けられている。そして、ホルダ９０が現像枠体１３に取り付けられると、接点部２２ｂが現像ローラ１２に取り付けられたスリーブ電極１２ａと接触し、電気的に接続される。
【００６２】
前述のように、第二の電極８２と第一および第三の電極８１,８３とは電位が異なる。そのため、各電極の配回しに際しても、配回し用電極板が対向して配置されると配回し用電極板間において静電容量が誘起され、現像剤残量検出精度の低下の原因となる。ここで、配回し用電極板とは、電気を伝達するための配線として用いられる電極板をいう。電極板３２は第二の電極８２への配回し用電極板であるため、対向する位置に第一および第三の電極８１,８３への配回し用電極板２３が配置されることがないように、電極板３２によって現像枠体１３から現像剤枠体１１への配回しを行っている。
【００６３】
次に、現像枠体１３と、現像剤収納部１４を構成する現像剤枠体１１との結合構成について図１０を用いて説明する。図１０は第一から第三の電極８１,８２,８３を現像枠体１３に取り付けた後に、現像枠体１３と現像剤枠体１１を結合させる様子を示す斜視図である。
【００６４】
図１０に示すように、現像剤枠体１１の現像枠体１３との接合面側には、現像剤供給開口を封止するための現像剤シール４８（図の裏側になるため破線で図示する）が取り付けられる。また、現像枠体１３の現像剤枠体１１との接合面には、現像剤枠体１１に設けられた結合用の凹溝（不図示）に嵌合する凸部１３ｆ、１３ｇが設けられている。凸部１３ｆ、１３ｇは、現像枠体１３の上下において長手方向に長く、それぞれ平行に設けられている。この凸部１３ｆ、１３ｇの頂面には超音波溶着する際の三角リブが設けられている。
【００６５】
また、現像枠体１３の両端部には、現像枠体１３と現像剤枠体１１の間からの現像剤洩れを防止するために、シール部材３８，３９が貼り付けられる。また、現像剤枠体１１への配回し用の電極板３２の周りからも現像剤が洩れることのないように、電極板３２の接点部２６ａを囲むようにシール部材４６が貼り付けられる。なお、このシール部材３８,３９,４６は弾力性を有するスポンジ状の材料を使用している。
【００６６】
各々の部品を組み込まれた現像枠体１３と現像剤枠体１１は、現像剤枠体１１の凹溝と現像枠体１３の凸部１３ｆ、１３ｇを嵌合した状態で圧せられ、さらに凹溝と凸部間に超音波振動が加えられる。すると、超音波振動によって、凸部１３ｆ、１３ｇに設けられた前記三角リブが溶けて凹溝の底と溶着し、現像枠体１３と現像剤枠体１１が一体に結合される。
【００６７】
本構成では、現像剤枠体１１に配回し用の電極板２９が取り付けられている。電極板２９には、画像形成装置Ａ本体との接続用の入力電気接点２９ａと、電極板３２との接続用の第一接点部２９ｂとが設けられている。電極板２９は現像剤枠体１１の外側に取り付けられている。電極板２９の第一接点部２９ｂは、現像剤枠体１１のフランジ１１ａの上縁を挟持する部分の端部に設けてあり、第二接点部３２ａに対向する位置に配置されている。そして、電極板２９は現像剤枠体１１のフランジ１１ａの外側に沿って配設され、長手方向外側に向かって現像剤枠体１１から突出するダボ１１ｂに嵌入固定されている。入力電気接点２９ａは現像剤枠体１１の接点座部１１ｃに沿わせてあり、入力電気接点２９ａの接点となる面は出力電気接点２３ａと同様に長手方向の外側を向いている。
【００６８】
電極板２９と電極板３２の電気的な接続は、第一接点部２９ｂと第二接点部３２ａの接触により行われ、現像枠体１３と現像剤枠体１１が結合されると接触して電気的に接続される。電極板２９はその板面が、第三の電極８３の腕部８３ａの板面とほぼ直交するように配置されており、双方の板面が対向するのを避けることにより、電極板２９と腕部８３ａとの間に静電容量が誘起されるのを極力防いでいる。また、図１０に示すように、電極板２３の板面と電極板２９の板面も対向しないように配置し、さらに、両電極板２９,２３をそれぞれ現像枠体１３と現像剤枠体１１に配置することにより、両電極２９,２３間に静電容量が誘起されるのを防いでいる。
【００６９】
すなわち、プロセスカートリッジＢにおいて、現像枠体１３に配回し用の電極板３２を設けることにより、電圧印加側の電極板２９と出力側の電極板２３が同一枠体に配置されることを避け、ひいては静電容量の誘起を防いで現像剤残量検知精度の低下を防止している。
【００７０】
上述のように組み立てられたプロセスカートリッジＢには図１２、図１３に示すように、現像剤量検出手段の出力電気接点２３ａ、入力電気接点２９ａが現像枠体１３と現像剤枠体１１の結合面を境に、現像剤シールを挟んで近接して配置される。またプロセスカートリッジＢの底面には現像バイアス電気接点２２の外部接点２２ａが配置される。さらに、クリーニングユニット１９には、その側面にアース電気接点４０が配置され、底面に帯電バイアス電気接点２８が配置される。
【００７１】
そして図３に示すように、画像形成装置Ａには、現像剤量検出手段の入力および出力の電気接点２９ａ、２３ａと接触する電気接点３０、３１が設けられる。この電気接点３０、３１は接点ホルダ４２に取り付けられ、一体の接点ユニット４３とされて画像形成装置Ａ本体のフレームに組み込まれている。また、画像形成装置Ａ内の底面には、プロセスカートリッジＢの現像バイアス電気接点２２および帯電バイアス電気接点２８と接触する電気接点１０３、４４が上方に向かって突出している。そして、画像形成装置Ａ本体の内壁のガイドレール２６Ｌの位置決め溝２６ｂＬ（ドラム軸２７が嵌り込む）には、アース接点４０と接触するアース電気接点部材４５が取り付けられており、装置本体シャーシを介してアースされている。
【００７２】
プロセスカートリッジＢを画像形成装置本体Ａに矢印Ｘ方向に装着すると、現像剤量検出手段の出力および入力電気接点２３ａ、２９ａは装置本体内の側面に配置された電気接点３０、３１と接触し電気的に接続される。また、現像バイアス電気接点２２ａと、帯電バイアス電気接点２８ａは装置本体内の底面から突出した電気接点１０３、４４とそれぞれ接触し、電気的に接続される。そして、アース電気接点４０は装置本体のアース接点部材と接触し（図５も参照）、電気的に接続される。
【００７３】
前述したプロセスカートリッジの構成をまとめると次のとおりである。
【００７４】
電子写真画像形成装置本体Ａのに着脱可能なプロセスカートリッジＢにおいて、
電子写真感光体ドラム７と、
前記電子写真感光体ドラム７に帯電を行うための帯電ローラ８と、
前記電子写真感光体ドラム７に形成された静電潜像を現像するための現像ローラ１２と、
前記現像ローラ１２の長手方向に沿って設けられている入力電極８２と、
前記現像ローラ１２の長手方向に沿って設けられている出力電極８１と、
前記カートリッジＢが前記装置本体に装着された際に、前記装置本体との間で前記感光体ドラム７のアースを取るためのアース電気接点４０と、ここで、前記アース電気接点４０は、前記感光体ドラム７の長手方向の一端に設けられたカートリッジ枠体５０の端面から露出して、また、前記感光体ドラム７と同軸線上に設けられている、
前記カートリッジＢが前記装置本体に装着された際に、前記装置本体から前記帯電ローラ８へ印加するための帯電バイアスを受け取るための帯電バイアス電気接点２８ａと、ここで、前記帯電バイアス電気接点２８ａは、前記感光体ドラム７の長手方向の一端側であって、前記カートリッジＢが前記装置本体に装着された際に、下方を向くようにして前記カートリッジ枠体５０から露出して設けられている、
前記カートリッジＢが前記装置本体に装着された際に、前記装置本体から前記現像ローラ１２へ印加するための現像バイアスを受け取るための現像バイアス電気接点２２ａと、ここで、前記現像バイアス電気接点２２ａは、前記感光体ドラム７の長手方向の一端側であって、前記カートリッジＢが前記装置本体に装着された際に、下方を向くようにして前記カートリッジ枠体５０から露出して設けられている、また、前記感光体ドラム７の長手方向と交差する方向において、前記感光体ドラム７を間に挟んで前記帯電バイアス電気接点２８ａとは反対側に配置されている、
前記カートリッジＢが前記装置本体に装着された際に、前記装置本体から前記入力電極８２へ印加するための入力バイアスを受け取るための入力電気接点２９ａと、ここで、前記入力電気接点２９ａは、前記感光体ドラム７の長手方向の一端に設けられたカートリッジ枠体５０の端面から露出して設けられている、
前記カートリッジＢが前記装置本体に装着された際に、前記装置本体でもって前記カートリッジ内の現像剤の残量を逐次に検出するために、前記入力電極８２と前記出力電極８１との間の静電容量に応じた値と、前記現像ローラ１２と前記出力電極８１との間の静電容量に応じた値とに基づいた出力値を前記装置本体に伝達するための出力電気接点２３ａと、ここで、前記出力電気接点２３ａは、前記感光体ドラム７の長手方向の一端に設けられたカートリッジ枠体５０の端面から露出して設けられている．
また、前記入力電気接点２９ａから前記入力電極８２には、交流バイアスが印加される。
【００７５】
また、前記カートリッジ枠体５０は、前記現像ローラ１２によって前記静電潜像の現像に用いられる現像剤を収納する現像剤収納部１４を有する現像剤枠体１１と、前記現像ローラ１２を支持している現像枠体１３と、前記感光体ドラム７と前記帯電ローラ８を支持しているドラム枠体２１とを有する、そして、前記入力電気接点２９ａは前記現像剤枠体１１に配置されている、また、前記出力電気接点２３ａは前記現像枠体１３に配置されている。
【００７６】
更に、前記カートリッジＢは、前記現像剤収納部１４に収納されている現像剤を前記現像ローラ１２へ供給するための現像剤供給開口４７を有する、そして、前記入力電気接点２９ａと前記出力電気接点は２３ａ、前記現像剤供給開口４７を封止している現像剤シール４８の引き出し経路を挟んで並んで配置されている。
【００７７】
更に、前記入力電極８２は前記現像剤枠体１１に配置されている、また、前記出力電極８１は前記現像枠体１３に配置されている。
【００７８】
更に、前記アース電気接点４０、及び、前記帯電バイアス電気接点２８ａは前記ドラム枠体２１に配置されている、また、前記現像バイアス電気接点２２ａは前記現像枠体１３に配置されている。
【００７９】
また、前記現像バイアス電気接点２２ａは、前記現像ローラ１２と前記出力電極８１との間の静電容量に応じた値を検出するために前記現像ローラ１２へ印加される現像バイアスを前記装置本体から受け取るためにも用いられる。
【００８０】
前述した本実施の形態は、出力電気接点２３ａおよび入力電気接点２９ａをプロセスカートリッジＢの感光体ドラム７の長手方向において、同一端側に配置し、かつ、出力電気接点２３ａ、入力電気接点２９ａ相互間の距離を近接して配置している。そのため、それに対応して画像形成装置Ａ本体に設けられる接点ユニット４３を小さくすることができ、画像形成装置Ａの小型化とコストダウンを図ることができる。
【００８１】
また、帯電バイアス電気接点２８ａ、現像バイアス電気接点２２ａ、アース電気接点４０、入力電気接点２９ａ、出力電気接点２３ａをプロセスカートリッジＢの長手方向同一端側に配置したため、画像形成装置本体の高圧回路からプロセスカートリッジＢまでの電線の配回しを短くすることができ、画像形成装置Ａの小型化とコストダウンを図ることができる。
【００８２】
さらに、接点ユニット４３から現像剤量検出回路２００までの電線の配回し部３６、３７を短くすることができ、電線間の静電容量のばらつきに起因する現像剤量検出精度の低下を防ぐことができる。
【００８３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、出力電気接点２３ａおよび入力電気接点２９ａをプロセスカートリッジＢの感光体ドラム７の長手方向において、同一端側に配置し、かつ、出力電気接点２３ａ、入力電気接点２９ａ相互間の距離を近接して配置しているため、それに対応して画像形成装置Ａ本体に設けられる接点ユニット４３を小さくすることができ、画像形成装置Ａの小型化とコストダウンを図ることができる。
【００８４】
また、帯電バイアス電気接点２８ａ、現像バイアス電気接点２２ａ、アース電気接点４０、入力電気接点２９ａ、出力電気接点２３ａをプロセスカートリッジＢの長手方向同一端側に配置したため、画像形成装置本体の高圧回路からプロセスカートリッジＢまでの電線の配回しを短くすることができ、画像形成装置Ａの小型化とコストダウンを図ることができる。
【００８５】
さらに、接点ユニット４３から現像剤量検出回路２００までの電線の配回し部３６、３７を短くすることができ、電線間の静電容量のばらつきに起因する現像剤量検出精度の低下を防ぐことができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現像剤残量の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る電子写真画像形成装置の断面を示す概略図
【図２】 本発明の実施の形態のプロセスカートリッジの断面図
【図３】 画像形成装置の開閉部材を開放した状態を示す斜視図
【図４】 本発明の実施の形態のクリーニングユニットを下側から見た斜視図
【図５】 本発明の実施の形態の感光体ドラムのアース電気接点の構成を示す断面図
【図６】 本発明の実施の形態の帯電バイアス電気接点の構成を示す断面図
【図７】 本発明の実施の形態の現像剤量検出回路を示す回路図
【図８】 本発明の実施の形態の第一の電極と第三の電極を現像枠体に取り付ける様子を示す斜視図
【図９】 本発明の実施の形態の第二の電極を現像枠体に取り付ける様子を示す斜視図
【図１０】 本発明の実施の形態の、第一から第三の電極を現像枠体に取り付けた後に、現像枠体と現像剤容器を結合させる様子を示す斜視図
【図１１】 プロセスカートリッジＢの側面に設けられた外部接点の配置を示す側面図
【図１２】 プロセスカートリッジＢを下側から見た斜視図
【符号の説明】
Ａ…画像形成装置
Ｂ…プロセスカートリッジ
１…光学手段
２…記録媒体
３…（搬送手段） ３ａ…給紙カセット ３ｂ…ピックアップローラ ３ｃ、３ｄ、３ｅ…搬送ローラ ３ｆ…搬送ガイド ３ｇ、３ｈ…排出ローラ ３ｊ…反転経路 ３ｋ…フラッパ
４…転写ローラ
５…定着手段 ５ａ…ヒータ ５ｂ…定着ローラ ５ｃ…駆動ローラ
６…排出トレイ
７…電子写真感光体ドラム ７ａ…ドラムシリンダ ７ｂ…アース板
８…帯電ローラ ８ａ…帯電ローラ軸 ８ｂ…複合ばね
９…クリーニング手段 ９ａ…クリーニングブレード ９ｂ…除去現像剤溜め
１１…現像剤枠体
１２…現像ローラ １２ａ…スリーブ電極
１３…現像枠体 １３ａ…現像室 １３ｂ…取り付け面 １３ｃ、１３ｈ、１３ｋ…位置決めボス １３ｄ…溝 １３ｅ…穴 １３ｆ、１３ｇ…凸部 １３ｉ、ｊ…取り付け部
１３ｑ…めねじ
１４…現像剤収容部
１５…現像剤送り部材
１６…現像剤攪拌部材
１７…固定磁石
１８…現像ブレード
１９…クリーニングユニット
２０…現像ユニット
２１…ドラム枠体 ２１ａＬ…円筒形ガイド ２１ｂ…ガイド溝
２２…現像バイアス電気接点部材 ２２ａ…現像バイアス電気接点 ２２ｂ…接点部
２３…電極板 ２３ａ…出力電気接点 ２３ｂ…接点部
２４…弾性シール
２５…電極棒（電極部材）
２６Ｌ、２６Ｒ…ガイドレール
２６ｂＬ、２６ｂＲ…位置決め溝
２７…ドラム軸
２８…帯電バイアス電気接点部材 ２８ａ…帯電バイアス電気接点
２９…電極板 ２９ａ…入力電気接点 ２９ｂ…第一接点部
３０，３１…電気接点
３２…電極板 ３２ａ…第二接点部
３５…開閉部材 ３５ａ…ヒンジ
３６、３７…配回し部
３８、３９…シール部材
４０…アース電気接点
４１…フランジ
４２…接点ホルダ
４３…接点ユニット
４４…電気接点
４５…アース接点部材
４６…シール部材
４７…現像剤供給開口
４８…現像剤シール
５０…カートリッジ枠体
８０…検出部
８１…第一の電極（出力電極） ８１ａ…腕部 ８１ｂ…切起し部
８２…第二の電極（入力電極） ８２ａ…腕部 ８２ｂ…穴 ８２ｃ…ねじ穴
８３…第三の電極（出力電極） ８３ａ、８３ｂ…腕部 ８３ｃ…切り起し部 ８３ｅ、８３ｆ…位置決め穴
９０…ホルダ ９０ａ…窓部
１０３…電気接点
２００…検出回路
２０１…現像バイアス回路
２０２…制御回路
２０４…増幅回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置に関する。
【０００２】
ここで、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記録媒体に画像を形成するものである。そして、電子写真画像形成装置の例としては、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えば、レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置およびワードプロセッサ等が含まれる。
【０００３】
また、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段と電子写真感光体をドラムとを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを電子写真画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。および、帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つと電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して電子写真画像形成装置本体に着脱可能とするものである。さらに、少なくとも現像手段と電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して、電子写真画像形成装置本体に着脱可能とするものをいう。
【０００４】
【従来の技術】
従来、電子写真画像形成プロセスを用いた電子写真画像形成装置においては、電子写真感光体および電子写真感光体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電子写真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採用されている。このプロセスカートリッジ方式によれば、装置のメンテナンスをサービスマンによらずにユーザー自身で行うことができるので格段に操作性を向上させることができる。そこでこのプロセスカートリッジ方式は、電子写真画像形成装置において広く用いられている。
【０００５】
また、このようなプロセスカートリッジ方式の電子写真画像形成装置ではユーザー自身がカートリッジを交換する。そのため、現像剤の残量をユーザーに報知するために、現像剤量検知手段が設けられているものがある。現像剤量検知手段としてはプロセスカートリッジ内に配置した複数の電極間の静電容量の変化を検知して現像剤量を検知する方式がある。
【０００６】
そして、このプロセスカートリッジ方式によれば、カートリッジが装置本体に装着された際に、カートリッジと装置本体との電気的接続を行なうために、カートリッジには電気接点が配置されている（例えば、特開平１０−０２０７４３号公報参照）。
【０００７】
前述公報に記載された電気接点配置は、各電気接点が効率的に配置されており、プロセスカートリッジの小型化、及び、電子写真画像形成装置の小型化の実現に寄与している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述した従来例を更に発展させたものである。
【０００９】
本発明の目的は、現像剤残量の検出精度を向上させたプロセスカートリッジ、及び、前記プロセスカートリッジを着脱可能な電子写真画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、現像剤の残量を検出するための入力電気接点及び出力電気接点を別枠体に設けることにより、余分な静電容量の発生を抑制して、現像剤の残量を精度良く検出できるプロセスカートリッジ、及び、前記プロセスカートリッジを着脱可能な電子写真画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、入力電極を現像枠体に、及び、入力電気接点を現像剤枠体に設けたにも関わらず、現像枠体と現像剤枠体とを一体に結合させて溶着することにより前記入力電極と前記入力電気接点とを電気的に接続することができるプロセスカートリッジ、及び、前記プロセスカートリッジを着脱可能な電子写真画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、
電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
電子写真感光体ドラムと、
現像剤を用いて、前記電子写真感光体ドラムに形成された静電潜像を現像するための現像ローラと、
前記現像ローラを支持する現像枠体と、
前記現像ローラによって前記静電潜像の現像に用いられる現像剤を収納する現像剤枠体と、
前記現像枠体に設けられている入力電極であって、前記現像ローラの長手方向に沿って設けられている入力電極と、
前記長手方向において前記現像剤枠体の一端に設けられている入力電気接点であって、前記カートリッジが前記装置本体に装着された際に、前記入力電極へ印加するための入力バイアスを前記装置本体から受けるための入力電気接点と、
前記現像剤枠体に設けられ、前記入力電気接点と電気的に接続している第一接点部であって、前記入力電気接点から前記入力電極へ前記入力バイアスを伝達するための第一接点部と、
前記現像枠体に設けられ、前記入力電極と電気的に接続している第二接点部であって、前記入力電気接点から前記入力電極へ前記入力バイアスを伝達するための第二接点部と、
前記現像枠体に設けられている出力電極であって、前記長手方向に沿って設けられている出力電極と、
前記長手方向において前記現像枠体の一端に設けられている出力電気接点であって、前記カートリッジが前記装置本体に装着された際に、前記装置本体でもって前記カートリッジ内の現像剤の残量を検出するために、前記入力電極と前記出力電極との間の静電容量に応じた値と、前記現像ローラと前記出力電極との間の静電容量に応じた値とに基づいた出力バイアスを前記装置本体に伝達するための出力電気接点と、
前記現像枠体に設けられ、前記出力電極及び前記出力電気接点と電気的に接続している電極部材であって、前記出力電極から前記出力電気接点へ前記出力バイアスを伝達するための電極部材と、
を有し、
前記現像枠体と前記現像剤枠体とを一体に結合させるために前記現像枠体と前記現像剤枠体とを溶着することにより、前記第一接点部と前記第二接点部とが接触して、前記入力電極と前記入力電気接点とが電気的に接続していることを特徴とするプロセスカートリッジである。
【００１４】
又、上記目的を達成する他の発明は、
プロセスカートリッジを着脱可能であって、記録媒体に画像を形成するための電子写真画像形成装置において、
（ａ）本体入力電気接点と、
（ｂ）本体出力電気接点と、
（ｃ）電子写真感光体ドラムと、
現像剤を用いて、前記電子写真感光体ドラムに形成された静電潜像を現像するための現像ローラと、
前記現像ローラを支持する現像枠体と、
前記現像ローラによって前記静電潜像の現像に用いられる現像剤を収納する現像剤枠体と、
前記現像枠体に設けられている入力電極であって、前記現像ローラの長手方向に沿って設けられている入力電極と、
前記長手方向において前記現像剤枠体の一端に設けられている入力電気接点であって、前記カートリッジが前記装置本体に装着された際に、前記入力電極へ印加するための入力バイアスを前記装置本体から受けるための入力電気接点と、
前記現像剤枠体に設けられ、前記入力電気接点と電気的に接続している第一接点部であって、前記入力電気接点から前記入力電極へ前記入力バイアスを伝達するための第一接点部と、
前記現像枠体に設けられ、前記入力電極と電気的に接続している第二接点部であって、前記入力電気接点から前記入力電極へ前記入力バイアスを伝達するための第二接点部と、
前記現像枠体に設けられている出力電極であって、前記長手方向に沿って設けられている出力電極と、
前記長手方向において前記現像枠体の一端に設けられている出力電気接点であって、前記カートリッジが前記装置本体に装着された際に、前記装置本体でもって前記カートリッジ内の現像剤の残量を検出するために、前記入力電極と前記出力電極との間の静電容量に応じた値と、前記現像ローラと前記出力電極との間の静電容量に応じた値とに基づいた出力バイアスを前記装置本体に伝達するための出力電気接点と、
前記現像枠体に設けられ、前記出力電極及び前記出力電気接点と電気的に接続している電極部材であって、前記出力電極から前記出力電気接点へ前記出力バイアスを伝達するための電極部材と、
を有し、
前記現像枠体と前記現像剤枠体とを一体に結合させるために前記現像枠体と前記現像剤枠体とを溶着することにより、前記第一接点部と前記第二接点部とが接触して、前記入力電極と前記入力電気接点とが電気的に接続してい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である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
（画像形成装置全体の説明）
まず本発明を適用したプロセスカートリッジを着脱可能な電子写真画像形成装置の一実施例について説明する。図１は本実施の形態における電子写真画像形成装置Ａの断面図で、図２はプロセスカートリッジＢの断面図である。
【００１６】
画像形成装置Ａは、電子写真感光体ドラム７（以下感光体ドラム）を有する。感光体ドラム７は、帯電手段である帯電ローラ８によって帯電され、ついで、レーザーダイオード、ポリゴンミラー、レンズ、反射ミラーを有した光学手段１から画像情報に応じたレーザ光を照射することによって感光体ドラム７に画像情報に応じた静電潜像が形成される。この潜像は、現像手段によって現像され、可視像、すなわち、現像剤像とされる。
【００１７】
現像手段は、感光体ドラム７に現像剤を送り出す現像剤担持体である現像ローラ１２と、現像ローラ１２の表面に付着する現像剤の量を規制するための規制部材である現像ブレード１８とからなる。また、現像ローラ１２および現像ブレード１８とそれらを保持する現像枠体１３と、現像剤を収容した現像剤枠体１１を結合して、現像装置である現像ユニット２０を構成している。
【００１８】
現像枠体１３は現像室１３ａを有し、現像室１３ａに隣接する現像剤収納部１４内の現像剤は現像剤送り部材１５の回転によって、現像室１３ａの現像スリーブ１２へと送り出される。現像枠体１３は、現像ローラ１２の近傍に回動自在な現像剤攪拌部材１６を備えており、現像剤収納部１４から送り出された現像室１３ａ内の現像剤を循環させる。また、現像剤は磁性を有しており、現像ローラ１２は固定磁石１７を内蔵している。そのため、現像ローラ１２上には現像剤が付着する。
【００１９】
そして現像ローラ１２を回転することによって現像剤は搬送され、現像ブレード１８にて摩擦帯電電荷が付与されるとともに所定厚の現像剤層が現像ローラ１２上に形成され、感光体ドラム７の現像領域へと搬送される。この現像領域へと供給された現像剤は、前記感光体ドラム７上の前記潜像へと転移され、感光体ドラム７上に現像剤像を形成する。なお、現像ローラ１２は、画像形成装置Ａ本体に設けられている現像バイアス回路に接続されている。そして、通常、交流電圧に直流電圧が重畳された現像バイアス電圧が印加される。
【００２０】
一方、上記現像剤像の形成と同期して給紙カセット３ａにセットした記録媒体２をピックアップローラ３ｂ、搬送ローラ対３ｃ、３ｄおよび３ｅで転写位置へと搬送する。転写位置には、転写手段としての転写ローラ４が配置されている。そして、転写ローラ４に電圧を印加することによって、感光体ドラム７上の現像剤像を記録媒体に転写する。
【００２１】
現像剤像の転写を受けた記録媒体２は、搬送ガイド３ｆで定着手段５へと搬送する。定着手段５は、駆動ローラ５ｃおよびヒータ５ａを内蔵した定着ローラ５ｂを備え、通過する記録媒体２に熱および圧力を印加して転写された現像剤像を記録媒体２上に定着する。
【００２２】
記録媒体は、排出ローラ対３ｇ、３ｈで搬送し、反転経路３ｊを経由して排出トレイ６へと排出される。この排出トレイ６は、画像形成装置Ａの上面に設けられている。なお、揺動可能なフラッパ３ｋを動作させ、反転経路３ｊを介することなく記録媒体２を排出することもできる。本実施例では、上記ピックアップローラ３ｂ、搬送ローラ対３ｃ、３ｄ、３ｅ、搬送ガイド３ｆ、排出ローラ対３ｇ、３ｈによって搬送手段を構成している。
【００２３】
転写ローラ４によって現像剤像を記録媒体２に転写した後、感光体ドラム７は、クリーニング手段９によって感光体ドラム７上に残留した現像剤を除去される。そして、次の画像形成プロセスに供される。クリーニング手段９は、感光体ドラム７に当接して設けられた弾性クリーニングブレード９ａによって感光体ドラム７上の残留現像剤を掻き落す。そしてこの除去現像剤を除去現像剤溜め９ｂへと集める。
【００２４】
（プロセスカートリッジの説明）
一方、本実施例では、プロセスカートリッジＢは図２に示すように、現像手段を備えた現像枠体１３に現像剤枠体１１を溶着して、一体として現像ユニット２０（現像装置）を構成している。現像剤枠体１１は、現像剤を収納する現像剤収納部１４と、該現像剤収納部１４の現像剤を現像枠体１３に供給するための現像剤供給開口４７を形成し、その現像剤収納部１４内に現像剤送り部材１５を回動可能に支持している。なお、現像剤供給開口４７は、プロセスカートリッジＢが使用される時までは、現像剤シール４８によって封止されており、プロセスカートリッジＢの最初の使用時にユーザーによって現像剤シールが引き抜かれることによって現像剤が供給可能となる。現像枠体１３は、現像手段である現像ローラ１２および現像ブレード１８を保持している。
【００２５】
また、クリーニングブレード９ａ等のクリーニング手段９、感光体ドラム７および帯電ローラ８をドラム枠体２１で支持してクリーニングユニット１９を構成している。
【００２６】
そして、プロセスカートリッジＢは前記現像ユニット２０およびクリーニングユニット１９を結合して一体化することによってカートリッジ化されている。
【００２７】
次に、プロセスカートリッジＢを画像形成装置本体に着脱する方法について図３を用いて説明する。
【００２８】
図３は画像形成装置Ａの開閉部材３５を開放した状態を示す斜視図である。画像形成装置Ａは、ヒンジ３５ａ（図１参照）を中心に開閉部材３５を開放すると、画像形成装置Ａの左右の内壁に前下りの左右ガイドレール２６Ｌ、２６Ｒ（２６Ｒは不図示）が見える。そして、このガイドレール２６Ｌ、２６Ｒに感光体ドラム７と同軸上にある左右円筒形ガイド、および、プロセスカートリッジＢの装置本体への装着方向でみてこの円筒形ガイドの後ろにある細長い姿勢決めガイドを挿入して、画像形成装置Ａの位置決め溝２６ｂＬ、２６ｂＲ（２６ｂＲは不図示）に円筒形ガイドを嵌め込むことにより、プロセスカートリッジＢを画像形成装置本体Ａに装着する。
【００２９】
反対に、画像形成装置Ａに装着されたプロセスカートリッジＢを取り外すときには、上記と反対の手順で前記ガイドレール２６Ｌ、２６Ｒに沿って、プロセスカートリッジＢを引き抜くことにより行う。
【００３０】
（クリーニングユニットの説明）
ドラム枠体２１は感光体ドラム７、帯電ローラ８、クリーニング手段９などの各部材が取り付けられ、一体的なクリーニングユニット１９を構成している。
【００３１】
図４はクリーニングユニット１９を底面から見た図である。図に示すように、ドラム枠体２１には前述した各部材の他に、電気接点が設けられている。すなわち、（１）感光体ドラム７を画像形成装置Ａ本体との間で接地するために、該感光体ドラム７と電気的に接続したアース電気接点として円筒形ガイド２１ａＬ（アース電気接点として説明する場合は符号４０を用いる）、（２）帯電ローラ８に帯電バイアスを印加するために帯電ローラ軸と電気的に接続した帯電バイアス電気接点２８が取り付けられている。
【００３２】
図５に示すように、前記アース電気接点４０は導電性の材質のフランジ４１に一体に設けられ、さらにフランジ４１と一体のドラム軸２７をアース電気接点４０と同軸上に設け、ドラム軸２７にドラムシリンダ７ａと導通しているアース板７ｂを圧接して外部へ導いている。
【００３３】
また、図６に示すように帯電バイアス電気接点２８ａは、帯電ローラ軸８ａと接触している複合ばね８ｂを介して帯電ローラ８の軸８ａと電気的に接続している。このばね８ｂはコイルばね部８ｂ１と線ばね８ｂ２を有している。そして、帯電バイアス電気接点部材２８は、帯電バイアス電気接点２８ａとばね座２８ｂを有している。そして、接点２８ａを介して装置本体から受けた帯電バイアスをばね座２８ｂ、ばね部８ｂ１、線ばね８ｂ２を介して帯電ローラ８に印加している。尚、帯電ローラ軸受け８ｃはガイド溝２１ｂに取付けられている。帯電バイアス電気接点２８ａは、プロセスカートリッジＢが画像形成装置本体に装着された際に下方を向くように取り付けられている。
【００３４】
上記２つの接点（アース電気接点４０、帯電バイアス電気接点２８）は感光体ドラム７の長手方向において、同一の一端側に配置されている。
【００３５】
（現像剤量検出手段の説明）
本実施の形態においては、プロセスカートリッジＢは現像室１３ａ内の現像剤の消費にしたがってその残量を検知する現像剤量検出手段を備えている。
【００３６】
本実施の形態では、図２に示すように現像剤量検出手段を構成する測定電極部材として、第一の電極８１、第二の電極８２、第三の電極８３が現像枠体１３に設けられ、現像ローラ１２に沿って平行に配置される。第一の電極８１は現像ローラ１２の近傍に現像ローラ１２に沿って設けられる。第三の電極８３は現像枠体１３の底部に設けられており、第一の電極８１と第三の電極８３は現像枠体１３内で電気的に接続され同電位になっている。
【００３７】
また、第二の電極８２は第一の電極８１よりも現像剤枠体１１方向寄りに設けられており、第一の電極と対向するように現像枠体１３の上部に配置されている。現像剤量検出手段は第一の電極８１または第二の電極８２のどちらかに電圧を印加することで電極間に静電容量を誘起させ、この静電容量を画像形成装置Ａに設けられた検出回路で測定することによって現像剤量を検出する構成である。
【００３８】
すなわち、電極間に現像剤が進入することによって、電極間の静電容量が変化する。そのため、この変化を検出することにより、現像剤量を検出することができる。本実施の形態では第二の電極８２を電圧が印加される入力電極とし、第一の電極８１と第三の電極８３を出力電極としている。
【００３９】
前記第一、第二、第三の電極８１、８２、８３は現像剤送り部材１５によって現像剤枠体１１から搬送された現像剤が進入する位置に配置されている。プロセスカートリッジＢ内の現像剤量が多い時は各電極で囲まれた空間には現像剤送り部材１５によって現像剤が押し込まれ、電極間の静電容量は高い値を示し続ける。プロセスカートリッジを使用していくと、現像剤が消費され電極間の現像剤の高さが減少していき、電極間の静電容量も減少していく。そして、この静電容量の減少から、現像剤量を逐次検出する。
【００４０】
本実施の形態では現像ローラ１２に印加される現像バイアス電圧を入力電圧とし、現像ローラ１２と第一の電極８１との間の静電容量をも検知することによって、現像剤無し状態を検知している。すなわち、検出手段は静電容量変化を検出することで現像剤量を逐次に検知することができる。
【００４１】
（検出回路の説明）
図７は画像形成装置における現像剤量検出回路の一例を示す図である。
【００４２】
現像剤量検出回路２００は検出部８０、現像バイアス回路２０１、制御回路２０２、増幅回路２０４を有する。検出部８０は前記第一、第二、第三の電極８１，８２、８３と現像ローラ１２からなり、現像剤量を検出するために静電容量を誘起する。この検出部８０はプロセスカートリッジＢに設けられている。
【００４３】
一方、現像バイアス回路２０１、制御回路２０２、増幅回路２０４は画像形成装置Ａ本体に設けられている。
【００４４】
プロセスカートリッジＢは現像ローラ１２と導通している現像バイアス電気接点部材２２を備えており、画像形成装置Ａは現像バイアス回路２０１と導通している電気接点１０３を備えている。そして、プロセスカートリッジＢが画像形成装置Ａに装着された際には、現像バイアス電気接点部材２２の有する現像バイアス電気接点２２ａと画像形成装置Ａに設けられた電気接点１０３が電気的に接続される。そして、現像ローラ１２には、画像形成装置Ａの現像バイアス回路２０１から電気接点１０３、現像バイアス電気接点２２を経て現像バイアス電圧が印加される。
【００４５】
また、プロセスカートリッジＢの枠体側面には画像形成装置Ａとの電気的な接点となる出力電気接点２３ａ、入力電気接点２９ａが設けられており、プロセスカートリッジＢを画像形成装置Ａ本体に装着したときに画像形成装置Ａ側に設けられた電気接点３０、３１と接触する。
【００４６】
検出部８０の静電容量Ｃａは、第二の電極８２と第一の電極８１および第三の電極８３間の静電容量であり、その容量の大きさは現像剤量に応じて変動する。
【００４７】
検出部８０はインピーダンス素子としてその一方の入力側電極、本実施の形態における第二の電極８２が、現像バイアス電気接点２２を介して現像バイアス印加手段としての現像バイアス回路２０１および制御回路２０２に接続されている。本実施の形態においては、第二の電極８２が入力側電極であり、入力電気接点２９ａと画像形成装置Ａ本体の電気接点３０を介して現像バイアス回路２０１に接続され、また、画像形成装置Ａ本体内の電線の配回し部３６を経て制御回路２０２に接続されている。
【００４８】
検出部８０は他方の出力側電極、本実施の形態における第一および第三の電極８１，８３が出力電気接点２３ａと装置本体の電気接点３１を介して、画像形成装置Ａ本体内の電線の配回し部３７を経て制御回路２０２に接続されている。
【００４９】
制御回路２０２には基準容量素子Ｃｂが設けられており、基準容量素子Ｃｂは画像形成装置Ａ内において現像バイアス回路２０１に接続されている。基準容量素子Ｃｂは、現像バイアス回路２０１から印加されるＡＣ（交流）電流Ｉ１を用いて現像剤量を検出する上での基準電圧Ｖ１を設定する。制御回路２０２は、基準容量素子Ｃｂに印加されるＡＣ電流Ｉ１をボリュームＶＲ１で分流し、分流されたＡＣ電流Ｉ１‘により抵抗Ｒ２で生じる電圧降下分Ｖ２を、抵抗Ｒ３、Ｒ４で設定されたＶ３に加算し基準電圧Ｖ１を決めている。
【００５０】
増幅回路２０４は電圧の差分を算出するコンパレータを備え、検出部８０に印加されたＡＣ電流Ｉ２は増幅回路２０４に入力され、現像剤量の検出値Ｖ４（Ｖ１−Ｉ２×Ｒ５）として出力される。そしてその出力値を現像剤残量の検出値として利用する。このように検出された現像剤の残量の情報は、画像形成装置Ａ本体に設けられた表示部（不図示）などにより、ユーザーに報知される。
【００５１】
本実施の形態の画像形成装置によれば、プロセスカートリッジ内の現像剤残量を逐次に検知して、その情報をもとにして現像剤の消費量を表示することができる。これによってユーザーに新しいプロセスカートリッジの準備を促し、さらに、現像剤無しの検知情報によりプロセスカートリッジの交換を促すことができる。
【００５２】
（電極の取り付け構成の説明）
次に、現像剤量検出手段の第一の電極８１、第二の電極８２、第三の電極８３の現像装置構成部への取り付け構成を図８及び、図９を用いて説明する。第一の電極８１、第二の電極８２、第三の電極８３による現像剤量検出手段は、第一および第三の電極８１、８３と第二の電極８２で囲まれる空間の静電容量を検知することによって成り立っているので、各電極の位置精度は極めて重要である。また、本実施の形態では、現像剤がなくなり、画像白抜けが発生する時期を正確に検知することが目的なので、各電極はより現像剤が最後まで残る現像ローラ１２近傍に配置するべきである。そこで本実施例では図８、図９に示すように、電極８１、８２、８３を現像フレーム、すなわち、現像枠体１３に取り付ける。
【００５３】
（第一の電極、第三の電極）
図８は第一の電極８１と第三の電極８３を現像枠体１３に取り付ける様子を示す斜視図である。図に示すように、第一の電極８１は現像枠体１３の取り付け面１３ｂに設けられた位置決めボス１３ｃによって位置決めされ、両面テープで取り付け面１３ｂに貼り付けられる。第一の電極８１の一端部には腕部８１ａがあり、その端部は切り起し部８１ｂが形成されている。第一の電極８１が現像枠体１３に取り付けられると、切り起し部８１ｂは現像枠体１３の溝１３ｄに入り込むようになっている。一方、現像枠体１３の溝１３ｄの横には枠体内部から外部に貫通する穴１３ｅがあり、その位置は切り起し部８１ｂの穴８１ｃと一致するようになっている。
【００５４】
第三の電極８３は薄い板状をなし、その両端部には腕部８３ａ、８３ｂが形成されている。腕部８３ａ、８３ｂは第三の電極８３の板面に対してほぼ直交する方向に折れ曲がって形成され、腕部８３ａ、８３ｂにはそれぞれ位置決めボス１３ｋが嵌合する位置決め穴８３ｅおよび８３ｆが設けてある。また、腕部８３ａの端部には、腕部８３ａの板面および第三の電極８３の板面と垂直に第一の電極８１の切起し部８１ｂと同様の形状をした、切起し部８３ｃが形成されている。第三の電極８３を現像枠体１３に取り付けるには、位置決めボス１３ｋに腕部８３ａ、８３ｂの位置決め穴８３ｅ、８３ｆを嵌合して現像枠体１３の取り付け部１３ｉ、１３ｊに当接させ、ねじによって固定する。
【００５５】
このとき８３ｃを有する腕部８３ａの端部は、現像枠体１３の溝１３ｄに嵌り込む。切起し部８３ｃには穴８３ｄが設けられており、第三の電極８３が現像枠体１３に取り付けられると、切起し部８３ｃと切起し部８１ｂが並ぶようになっている。
【００５６】
また、現像枠体１３の穴１３ｅは弾性シール部材２４が嵌合する形状となっており、現像枠体の外側から弾性シール２４が圧入される。そして、コの字に形成された円柱状の電極棒２５が弾性シール２４を介して現像枠体１３の横穴１３ｅに挿入され、現像枠体内において穴８１ｃと８３ｄに圧入されて第一の電極８１と第三の電極８３および電極棒２５が電気的に接続される。
【００５７】
（第二の電極）
図９は第二の電極を現像枠体１３に取り付ける様子を示す図である。図９に示すように、第二の電極８２は薄板が略直角に折れ曲がった形状をなし、その両端には腕部８２ａが形成されている。第二の電極８２の両腕部８２ａにはそれぞれ、現像枠体１３に設けられた位置決めボス１３ｈが嵌合する位置決め穴８２ｂおよびねじ穴８２ｃが設けられている。
【００５８】
第二の電極８２を現像枠体１３に取り付ける際には、第二の電極８２の位置決め穴８２ｂに現像１３の位置決めボス１３ｈを嵌めることにより位置決めして、ねじ穴８２ｃを挿通して小ねじを現像枠体１３のめねじ１３ｑにねじ込むことによって固定する。このとき、一方の小ねじ（図９手前側）は電極板３２のねじ穴３２ｃを挿通することによって、電極板３２と第二の電極８２を共締めし、電極板３２によって現像枠体１３外部への配線を行っている。なお、第二の電極８２は第一の電極８１の組み付け性を損なわないように、第一の電極８１の取り付け後に組み付けることが望ましい。
【００５９】
その後、図９に示すように、現像枠体１３の側部には現像ローラ１２を軸受を介して回転可能に支持するホルダ９０が取り付けられる（現像ローラ１２とホルダ９０は、後述の現像枠体１３と現像剤枠体１１の超音波溶着による結合後に組み付けられる）。このホルダ９０には画像形成装置ＡとプロセスカートリッジＢを電気的に接続する出力電極板２３および、現像ローラ１２に現像バイアス電圧を供給するための現像バイアス電気接点２２が取り付けられる。
【００６０】
ホルダ９０に設けられた四角状の窓部９０ａには出力電極板２３の一部が嵌合し、画像形成装置ＡとプロセスカートリッジＢを電気的に接続する出力電気接点２３ａを構成している。出力電極板２３には接点部２３ｂが設けられており、ホルダ９０が現像枠体１３に取り付けられると接点部２３ｂが電極部材としての電極棒２５に接触し、出力電気接点２３ａと第一の電極８１および第三の電極８３が電気的に接続される。
【００６１】
また、ホルダ９０には現像バイアス電気接点２２ａが取り付けられ、画像形成装置Ａと現像ローラ１２を電気的に接続する。現像バイアス電気接点部材２２は現像バイアス電気接点２２ａと接点部２２ｂが設けられている。そして、ホルダ９０が現像枠体１３に取り付けられると、接点部２２ｂが現像ローラ１２に取り付けられたスリーブ電極１２ａと接触し、電気的に接続される。
【００６２】
前述のように、第二の電極８２と第一および第三の電極８１,８３とは電位が異なる。そのため、各電極の配回しに際しても、配回し用電極板が対向して配置されると配回し用電極板間において静電容量が誘起され、現像剤残量検出精度の低下の原因となる。ここで、配回し用電極板とは、電気を伝達するための配線として用いられる電極板をいう。電極板３２は第二の電極８２への配回し用電極板であるため、対向する位置に第一および第三の電極８１,８３への配回し用電極板２３が配置されることがないように、電極板３２によって現像枠体１３から現像剤枠体１１への配回しを行っている。
【００６３】
次に、現像枠体１３と、現像剤収納部１４を構成する現像剤枠体１１との結合構成について図１０を用いて説明する。図１０は第一から第三の電極８１,８２,８３を現像枠体１３に取り付けた後に、現像枠体１３と現像剤枠体１１を結合させる様子を示す斜視図である。
【００６４】
図１０に示すように、現像剤枠体１１の現像枠体１３との接合面側には、現像剤供給開口を封止するための現像剤シール４８（図の裏側になるため破線で図示する）が取り付けられる。また、現像枠体１３の現像剤枠体１１との接合面には、現像剤枠体１１に設けられた結合用の凹溝（不図示）に嵌合する凸部１３ｆ、１３ｇが設けられている。凸部１３ｆ、１３ｇは、現像枠体１３の上下において長手方向に長く、それぞれ平行に設けられている。この凸部１３ｆ、１３ｇの頂面には超音波溶着する際の三角リブが設けられている。
【００６５】
また、現像枠体１３の両端部には、現像枠体１３と現像剤枠体１１の間からの現像剤洩れを防止するために、シール部材３８，３９が貼り付けられる。また、現像剤枠体１１への配回し用の電極板３２の周りからも現像剤が洩れることのないように、電極板３２の接点部２６ａを囲むようにシール部材４６が貼り付けられる。なお、このシール部材３８,３９,４６は弾力性を有するスポンジ状の材料を使用している。
【００６６】
各々の部品を組み込まれた現像枠体１３と現像剤枠体１１は、現像剤枠体１１の凹溝と現像枠体１３の凸部１３ｆ、１３ｇを嵌合した状態で圧せられ、さらに凹溝と凸部間に超音波振動が加えられる。すると、超音波振動によって、凸部１３ｆ、１３ｇに設けられた前記三角リブが溶けて凹溝の底と溶着し、現像枠体１３と現像剤枠体１１が一体に結合される。
【００６７】
本構成では、現像剤枠体１１に配回し用の電極板２９が取り付けられている。電極板２９には、画像形成装置Ａ本体との接続用の入力電気接点２９ａと、電極板３２との接続用の第一接点部２９ｂとが設けられている。電極板２９は現像剤枠体１１の外側に取り付けられている。電極板２９の第一接点部２９ｂは、現像剤枠体１１のフランジ１１ａの上縁を挟持する部分の端部に設けてあり、第二接点部３２ａに対向する位置に配置されている。そして、電極板２９は現像剤枠体１１のフランジ１１ａの外側に沿って配設され、長手方向外側に向かって現像剤枠体１１から突出するダボ１１ｂに嵌入固定されている。入力電気接点２９ａは現像剤枠体１１の接点座部１１ｃに沿わせてあり、入力電気接点２９ａの接点となる面は出力電気接点２３ａと同様に長手方向の外側を向いている。
【００６８】
電極板２９と電極板３２の電気的な接続は、第一接点部２９ｂと第二接点部３２ａの接触により行われ、現像枠体１３と現像剤枠体１１が結合されると接触して電気的に接続される。電極板２９はその板面が、第三の電極８３の腕部８３ａの板面とほぼ直交するように配置されており、双方の板面が対向するのを避けることにより、電極板２９と腕部８３ａとの間に静電容量が誘起されるのを極力防いでいる。また、図１０に示すように、電極板２３の板面と電極板２９の板面も対向しないように配置し、さらに、両電極板２９,２３をそれぞれ現像枠体１３と現像剤枠体１１に配置することにより、両電極２９,２３間に静電容量が誘起されるのを防いでいる。
【００６９】
すなわち、プロセスカートリッジＢにおいて、現像枠体１３に配回し用の電極板３２を設けることにより、電圧印加側の電極板２９と出力側の電極板２３が同一枠体に配置されることを避け、ひいては静電容量の誘起を防いで現像剤残量検知精度の低下を防止している。
【００７０】
上述のように組み立てられたプロセスカートリッジＢには図１２、図１３に示すように、現像剤量検出手段の出力電気接点２３ａ、入力電気接点２９ａが現像枠体１３と現像剤枠体１１の結合面を境に、現像剤シールを挟んで近接して配置される。またプロセスカートリッジＢの底面には現像バイアス電気接点２２の外部接点２２ａが配置される。さらに、クリーニングユニット１９には、その側面にアース電気接点４０が配置され、底面に帯電バイアス電気接点２８が配置される。
【００７１】
そして図３に示すように、画像形成装置Ａには、現像剤量検出手段の入力および出力の電気接点２９ａ、２３ａと接触する電気接点３０、３１が設けられる。この電気接点３０、３１は接点ホルダ４２に取り付けられ、一体の接点ユニット４３とされて画像形成装置Ａ本体のフレームに組み込まれている。また、画像形成装置Ａ内の底面には、プロセスカートリッジＢの現像バイアス電気接点２２および帯電バイアス電気接点２８と接触する電気接点１０３、４４が上方に向かって突出している。そして、画像形成装置Ａ本体の内壁のガイドレール２６Ｌの位置決め溝２６ｂＬ（ドラム軸２７が嵌り込む）には、アース接点４０と接触するアース電気接点部材４５が取り付けられており、装置本体シャーシを介してアースされている。
【００７２】
プロセスカートリッジＢを画像形成装置本体Ａに矢印Ｘ方向に装着すると、現像剤量検出手段の出力および入力電気接点２３ａ、２９ａは装置本体内の側面に配置された電気接点３０、３１と接触し電気的に接続される。また、現像バイアス電気接点２２ａと、帯電バイアス電気接点２８ａは装置本体内の底面から突出した電気接点１０３、４４とそれぞれ接触し、電気的に接続される。そして、アース電気接点４０は装置本体のアース接点部材と接触し（図５も参照）、電気的に接続される。
【００７３】
前述したプロセスカートリッジの構成をまとめると次のとおりである。
【００７４】
電子写真画像形成装置本体Ａのに着脱可能なプロセスカートリッジＢにおいて、
電子写真感光体ドラム７と、
前記電子写真感光体ドラム７に帯電を行うための帯電ローラ８と、
前記電子写真感光体ドラム７に形成された静電潜像を現像するための現像ローラ１２と、
前記現像ローラ１２の長手方向に沿って設けられている入力電極８２と、
前記現像ローラ１２の長手方向に沿って設けられている出力電極８１と、
前記カートリッジＢが前記装置本体に装着された際に、前記装置本体との間で前記感光体ドラム７のアースを取るためのアース電気接点４０と、ここで、前記アース電気接点４０は、前記感光体ドラム７の長手方向の一端に設けられたカートリッジ枠体５０の端面から露出して、また、前記感光体ドラム７と同軸線上に設けられている、
前記カートリッジＢが前記装置本体に装着された際に、前記装置本体から前記帯電ローラ８へ印加するための帯電バイアスを受け取るための帯電バイアス電気接点２８ａと、ここで、前記帯電バイアス電気接点２８ａは、前記感光体ドラム７の長手方向の一端側であって、前記カートリッジＢが前記装置本体に装着された際に、下方を向くようにして前記カートリッジ枠体５０から露出して設けられている、
前記カートリッジＢが前記装置本体に装着された際に、前記装置本体から前記現像ローラ１２へ印加するための現像バイアスを受け取るための現像バイアス電気接点２２ａと、ここで、前記現像バイアス電気接点２２ａは、前記感光体ドラム７の長手方向の一端側であって、前記カートリッジＢが前記装置本体に装着された際に、下方を向くようにして前記カートリッジ枠体５０から露出して設けられている、また、前記感光体ドラム７の長手方向と交差する方向において、前記感光体ドラム７を間に挟んで前記帯電バイアス電気接点２８ａとは反対側に配置されている、
前記カートリッジＢが前記装置本体に装着された際に、前記装置本体から前記入力電極８２へ印加するための入力バイアスを受け取るための入力電気接点２９ａと、ここで、前記入力電気接点２９ａは、前記感光体ドラム７の長手方向の一端に設けられたカートリッジ枠体５０の端面から露出して設けられている、
前記カートリッジＢが前記装置本体に装着された際に、前記装置本体でもって前記カートリッジ内の現像剤の残量を逐次に検出するために、前記入力電極８２と前記出力電極８１との間の静電容量に応じた値と、前記現像ローラ１２と前記出力電極８１との間の静電容量に応じた値とに基づいた出力値を前記装置本体に伝達するための出力電気接点２３ａと、ここで、前記出力電気接点２３ａは、前記感光体ドラム７の長手方向の一端に設けられたカートリッジ枠体５０の端面から露出して設けられている．
また、前記入力電気接点２９ａから前記入力電極８２には、交流バイアスが印加される。
【００７５】
また、前記カートリッジ枠体５０は、前記現像ローラ１２によって前記静電潜像の現像に用いられる現像剤を収納する現像剤収納部１４を有する現像剤枠体１１と、前記現像ローラ１２を支持している現像枠体１３と、前記感光体ドラム７と前記帯電ローラ８を支持しているドラム枠体２１とを有する、そして、前記入力電気接点２９ａは前記現像剤枠体１１に配置されている、また、前記出力電気接点２３ａは前記現像枠体１３に配置されている。
【００７６】
更に、前記カートリッジＢは、前記現像剤収納部１４に収納されている現像剤を前記現像ローラ１２へ供給するための現像剤供給開口４７を有する、そして、前記入力電気接点２９ａと前記出力電気接点は２３ａ、前記現像剤供給開口４７を封止している現像剤シール４８の引き出し経路を挟んで並んで配置されている。
【００７７】
更に、前記入力電極８２は前記現像剤枠体１１に配置されている、また、前記出力電極８１は前記現像枠体１３に配置されている。
【００７８】
更に、前記アース電気接点４０、及び、前記帯電バイアス電気接点２８ａは前記ドラム枠体２１に配置されている、また、前記現像バイアス電気接点２２ａは前記現像枠体１３に配置されている。
【００７９】
また、前記現像バイアス電気接点２２ａは、前記現像ローラ１２と前記出力電極８１との間の静電容量に応じた値を検出するために前記現像ローラ１２へ印加される現像バイアスを前記装置本体から受け取るためにも用いられる。
【００８０】
前述した本実施の形態は、出力電気接点２３ａおよび入力電気接点２９ａをプロセスカートリッジＢの感光体ドラム７の長手方向において、同一端側に配置し、かつ、出力電気接点２３ａ、入力電気接点２９ａ相互間の距離を近接して配置している。そのため、それに対応して画像形成装置Ａ本体に設けられる接点ユニット４３を小さくすることができ、画像形成装置Ａの小型化とコストダウンを図ることができる。
【００８１】
また、帯電バイアス電気接点２８ａ、現像バイアス電気接点２２ａ、アース電気接点４０、入力電気接点２９ａ、出力電気接点２３ａをプロセスカートリッジＢの長手方向同一端側に配置したため、画像形成装置本体の高圧回路からプロセスカートリッジＢまでの電線の配回しを短くすることができ、画像形成装置Ａの小型化とコストダウンを図ることができる。
【００８２】
さらに、接点ユニット４３から現像剤量検出回路２００までの電線の配回し部３６、３７を短くすることができ、電線間の静電容量のばらつきに起因する現像剤量検出精度の低下を防ぐことができる。
【００８３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、出力電気接点２３ａおよび入力電気接点２９ａをプロセスカートリッジＢの感光体ドラム７の長手方向において、同一端側に配置し、かつ、出力電気接点２３ａ、入力電気接点２９ａ相互間の距離を近接して配置しているため、それに対応して画像形成装置Ａ本体に設けられる接点ユニット４３を小さくすることができ、画像形成装置Ａの小型化とコストダウンを図ることができる。
【００８４】
また、帯電バイアス電気接点２８ａ、現像バイアス電気接点２２ａ、アース電気接点４０、入力電気接点２９ａ、出力電気接点２３ａをプロセスカートリッジＢの長手方向同一端側に配置したため、画像形成装置本体の高圧回路からプロセスカートリッジＢまでの電線の配回しを短くすることができ、画像形成装置Ａの小型化とコストダウンを図ることができる。
【００８５】
さらに、接点ユニット４３から現像剤量検出回路２００までの電線の配回し部３６、３７を短くすることができ、電線間の静電容量のばらつきに起因する現像剤量検出精度の低下を防ぐことができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現像剤残量の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る電子写真画像形成装置の断面を示す概略図
【図２】 本発明の実施の形態のプロセスカートリッジの断面図
【図３】 画像形成装置の開閉部材を開放した状態を示す斜視図
【図４】 本発明の実施の形態のクリーニングユニットを下側から見た斜視図
【図５】 本発明の実施の形態の感光体ドラムのアース電気接点の構成を示す断面図
【図６】 本発明の実施の形態の帯電バイアス電気接点の構成を示す断面図
【図７】 本発明の実施の形態の現像剤量検出回路を示す回路図
【図８】 本発明の実施の形態の第一の電極と第三の電極を現像枠体に取り付ける様子を示す斜視図
【図９】 本発明の実施の形態の第二の電極を現像枠体に取り付ける様子を示す斜視図
【図１０】 本発明の実施の形態の、第一から第三の電極を現像枠体に取り付けた後に、現像枠体と現像剤容器を結合させる様子を示す斜視図
【図１１】 プロセスカートリッジＢの側面に設けられた外部接点の配置を示す側面図
【図１２】 プロセスカートリッジＢを下側から見た斜視図
【符号の説明】
Ａ…画像形成装置
Ｂ…プロセスカートリッジ
１…光学手段
２…記録媒体
３…（搬送手段） ３ａ…給紙カセット ３ｂ…ピックアップローラ ３ｃ、３ｄ、３ｅ…搬送ローラ ３ｆ…搬送ガイド ３ｇ、３ｈ…排出ローラ ３ｊ…反転経路 ３ｋ…フラッパ
４…転写ローラ
５…定着手段 ５ａ…ヒータ ５ｂ…定着ローラ ５ｃ…駆動ローラ
６…排出トレイ
７…電子写真感光体ドラム ７ａ…ドラムシリンダ ７ｂ…アース板
８…帯電ローラ ８ａ…帯電ローラ軸 ８ｂ…複合ばね
９…クリーニング手段 ９ａ…クリーニングブレード ９ｂ…除去現像剤溜め
１１…現像剤枠体
１２…現像ローラ １２ａ…スリーブ電極
１３…現像枠体 １３ａ…現像室 １３ｂ…取り付け面 １３ｃ、１３ｈ、１３ｋ…位置決めボス １３ｄ…溝 １３ｅ…穴 １３ｆ、１３ｇ…凸部 １３ｉ、ｊ…取り付け部
１３ｑ…めねじ
１４…現像剤収容部
１５…現像剤送り部材
１６…現像剤攪拌部材
１７…固定磁石
１８…現像ブレード
１９…クリーニングユニット
２０…現像ユニット
２１…ドラム枠体 ２１ａＬ…円筒形ガイド ２１ｂ…ガイド溝
２２…現像バイアス電気接点部材 ２２ａ…現像バイアス電気接点 ２２ｂ…接点部
２３…電極板 ２３ａ…出力電気接点 ２３ｂ…接点部
２４…弾性シール
２５…電極棒（電極部材）
２６Ｌ、２６Ｒ…ガイドレール
２６ｂＬ、２６ｂＲ…位置決め溝
２７…ドラム軸
２８…帯電バイアス電気接点部材 ２８ａ…帯電バイアス電気接点
２９…電極板 ２９ａ…入力電気接点 ２９ｂ…第一接点部
３０，３１…電気接点
３２…電極板 ３２ａ…第二接点部
３５…開閉部材 ３５ａ…ヒンジ
３６、３７…配回し部
３８、３９…シール部材
４０…アース電気接点
４１…フランジ
４２…接点ホルダ
４３…接点ユニット
４４…電気接点
４５…アース接点部材
４６…シール部材
４７…現像剤供給開口
４８…現像剤シール
５０…カートリッジ枠体
８０…検出部
８１…第一の電極（出力電極） ８１ａ…腕部 ８１ｂ…切起し部
８２…第二の電極（入力電極） ８２ａ…腕部 ８２ｂ…穴 ８２ｃ…ねじ穴
８３…第三の電極（出力電極） ８３ａ、８３ｂ…腕部 ８３ｃ…切り起し部 ８３ｅ、８３ｆ…位置決め穴
９０…ホルダ ９０ａ…窓部
１０３…電気接点
２００…検出回路
２０１…現像バイアス回路
２０２…制御回路
２０４…増幅回路
Claims (8)
- 電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
電子写真感光体ドラムと、
現像剤を用いて、前記電子写真感光体ドラムに形成された静電潜像を現像するための現像ローラと、
前記現像ローラを支持する現像枠体と、
前記現像ローラによって前記静電潜像の現像に用いられる現像剤を収納する現像剤枠体と、
前記現像枠体に設けられている入力電極であって、前記現像ローラの長手方向に沿って設けられている入力電極と、
前記長手方向において前記現像剤枠体の一端に設けられている入力電気接点であって、前記カートリッジが前記装置本体に装着された際に、前記入力電極へ印加するための入力バイアスを前記装置本体から受けるための入力電気接点と、
前記現像剤枠体に設けられ、前記入力電気接点と電気的に接続している第一接点部であって、前記入力電気接点から前記入力電極へ前記入力バイアスを伝達するための第一接点部と、
前記現像枠体に設けられ、前記入力電極と電気的に接続している第二接点部であって、前記入力電気接点から前記入力電極へ前記入力バイアスを伝達するための第二接点部と、
前記現像枠体に設けられている出力電極であって、前記長手方向に沿って設けられている出力電極と、
前記長手方向において前記現像枠体の一端に設けられている出力電気接点であって、前記カートリッジが前記装置本体に装着された際に、前記装置本体でもって前記カートリッジ内の現像剤の残量を検出するために、前記入力電極と前記出力電極との間の静電容量に応じた値と、前記現像ローラと前記出力電極との間の静電容量に応じた値とに基づいた出力バイアスを前記装置本体に伝達するための出力電気接点と、
前記現像枠体に設けられ、前記出力電極及び前記出力電気接点と電気的に接続している電極部材であって、前記出力電極から前記出力電気接点へ前記出力バイアスを伝達するための電極部材と、
を有し、
前記現像枠体と前記現像剤枠体とを一体に結合させるために前記現像枠体と前記現像剤枠体とを溶着することにより、前記第一接点部と前記第二接点部とが接触して、前記入力電極と前記入力電気接点とが電気的に接続していることを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 更に、前記カートリッジは、
前記長手方向において前記カートリッジの一端側に、かつ、前記カートリッジが前記装置本体に装着された際に下方を向くようにして設けられている現像バイアス電気接点であって、前記カートリッジが前記装置本体に装着された際に、前記装置本体から前記現像ローラへ印加するための現像バイアスを受け取るための現像バイアス電気接点と、
前記長手方向において前記カートリッジの一端側に、かつ、前記感光体ドラムと同軸線上に設けられているアース電気接点であって、前記カートリッジが前記装置本体に装着された際に、前記装置本体との間で前記感光体ドラムのアースを取るためのアース電気接点と、
前記長手方向において前記カートリッジの一端側に、かつ、前記カートリッジが前記装置本体に装着された際に下方を向くようにして設けられた帯電バイアス電気接点であって、前記カートリッジが前記装置本体に装着された際に、前記装置本体から前記帯電ローラへ印加するための帯電バイアスを受け取るための帯電バイアス電気接点と、
を有し、
前記現像バイアス電気接点は、前記感光体ドラムの長手方向と交差する方向において、前記感光体ドラムを間に挟んで前記帯電バイアス電気接点とは反対側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のプロセスカートリッジ。 - 前記入力電気接点から前記入力電極には、交流バイアスが印加されることを特徴とする請求項１、又は、請求項２に記載のプロセスカートリッジ。
- 前記プロセスカートリッジは、更に、前記感光体ドラムと、前記感光体ドラムを帯電する帯電ローラと、を支持しているドラム枠体を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のプロセスカートリッジ。
- 更に、前記アース電気接点、及び、前記帯電バイアス電気接点は前記ドラム枠体に配置されてい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。
- 更に、前記カートリッジは、前記現像剤収納部に収納されている現像剤を前記現像ローラへ供給するための現像剤供給開口を有する、そして、前記入力電気接点と前記出力電気接点は、前記現像剤供給開口を封止している現像剤シールの引き出し経路を挟んで並んで配置されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載のプロセスカートリッジ。
- 前記現像バイアス電気接点は、前記現像ローラと前記出力電極との間の静電容量に応じた値を検出するために前記現像ローラへ印加される現像バイアスを前記装置本体から受けるためにも用いられることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１つに記載のプロセスカートリッジ。
- プロセスカートリッジを着脱可能であって、記録媒体に画像を形成するための電子写真画像形成装置において、
（ａ）本体入力電気接点と、
（ｂ）本体出力電気接点と、
（ｃ）電子写真感光体ドラムと、
現像剤を用いて、前記電子写真感光体ドラムに形成された静電潜像を現像するための現像ローラと、
前記現像ローラを支持する現像枠体と、
前記現像ローラによって前記静電潜像の現像に用いられる現像剤を収納する現像剤枠体と、
前記現像枠体に設けられている入力電極であって、前記現像ローラの長手方向に沿って設けられている入力電極と、
前記長手方向において前記現像剤枠体の一端に設けられている入力電気接点であって、前記カートリッジが前記装置本体に装着された際に、前記入力電極へ印加するための入力バイアスを前記本体入力電気接点から受けるための入力電気接点と、
前記現像剤枠体に設けられ、前記入力電気接点と電気的に接続している第一接点部であって、前記入力電気接点から前記入力電極へ前記入力バイアスを伝達するための第一接点部と、
前記現像枠体に設けられ、前記入力電極と電気的に接続している第二接点部であって、前記入力電気接点から前記入力電極へ前記入力バイアスを伝達するための第二接点部と、
前記現像枠体に設けられている出力電極であって、前記長手方向に沿って設けられている出力電極と、
前記長手方向において前記現像枠体の一端に設けられている出力電気接点であって、前記カートリッジが前記装置本体に装着された際に、前記装置本体でもって前記カートリッジ内の現像剤の残量を検出するために、前記入力電極と前記出力電極との間の静電容量に応じた値と、前記現像ローラと前記出力電極との間の静電容量に応じた値とに基づいた出力バイアスを前記本体出力電気接点に伝達するための出力電気接点と、
前記現像枠体に設けられ、前記出力電極及び前記出力電気接点と電気的に接続している電極部材であって、前記出力電極から前記出力電気接点へ前記出力バイアスを伝達するための電極部材と、
を有し、
前記現像枠体と前記現像剤枠体とを一体に結合させるために前記現像枠体と前記現像剤枠体とを溶着することにより、前記第一接点部と前記第二接点部とが接触して、前記入力電極と前記入力電気接点とが電気的に接続してい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。
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