JP3840103B2 - Process cartridge and image forming apparatus - 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プロセスカートリッジを脱着可能な電子写真画像形成装置に関するものである。
【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転写材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、電子写真複写機、電子写真プリンタ(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などが含まれる。
【0003】
また、プロセスカートリッジとは、帯電手段、クリーニング手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。使用者自身によって装置本体に対する着脱をおこなうことができるから、装置本体のメンテナンスを容易におこなうことができるものである。
【0004】
【従来の技術】
従来、電子写真画像形成プロセスを用いた画像形成装置においては、感光体ドラム及び前記感光体ドラムに作用するプロセス手段を一体的にカートリッジ化して、このカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が採用されている。
【0005】
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おこな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た。そこでこのプロセスカートリッジ方式は、画像形成装置において広く用いられている。
【0006】
上述のプロセスカートリッジ方式の画像形成装置において、クリーニング手段によって電子写真感光体表面から除去された廃トナー(廃現像剤)は、電子写真感光体の寿命に見合って廃トナーを十分に収納し得る容積を有する廃トナー容器内に貯えられ、プロセスカートリッジ交換時に取り除かれる。
【0007】
このような従来の画像形成装置では、廃トナー容器が電子写真感光体の寿命に見合って廃トナーを十分に収納し得る容積を備えていたとしても、非常に濃度の高い画像を極端に多く記録したり、不適切な転写材(記録材)を使用することでジャムが発生したり、正常な転写が行われなかったりすることで、廃トナーが廃トナー容器から溢れ出て、画像形成装置本体内に飛散することを防止するために、廃トナー容器内の廃トナーの量は廃トナー満タン検知手段によって、常時監視されている。
【0008】
廃トナー満タン検知手段としては特開2000−112304に示すように、廃トナー容器に光軸を上下に貫通させ、容器内の廃トナーが光軸を遮蔽することで満タンの検知を行う方式がある。
【0009】
廃トナー容器下面と上面に光透過口を設け、夫々の光透過口には透明の窓部材を結合し、また本体には、発光部材、受光部材を設ける。本体の発光部材から発せられた光が、廃トナー容器下面の光透過口に入射し、廃トナー容器上面の光透過口から出射した光を本体の受光部材が受光し、廃トナーによって両方の光透過口を結ぶ光軸が遮蔽されることによって廃トナーの充満が検知される。
【0010】
また特開平11−52820では発光部材と光透過口までの間に光ガイドを設けることで、本体の発光部材と受光部材の位置を一箇所に配置することを可能として組立て性を向上し、また配線が不要になっている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の構成では発光受光両方の光透過口に夫々透明の窓部材を結合しなければならず、部品点数の増加および組立て手順の増加によってカートリッジのコストが上昇してしまう。
【0012】
また、本体の発光部材と受光部材の位置を一箇所に配置するために特開平11−52820のように光ガイドを設けると、光ガイドの分だけ本体のコストが上昇してしまう。さらに本体に光ガイドを設けると、カートリッジを本体から着脱する際、光ガイドが邪魔になって、カートリッジを着脱しづらい構成になりかねず、操作性が低下してしまう。
【0013】
そのために光ガイドをカートリッジ側に設けることも考えられるが、そうすると今度はカートリッジのコストが上昇することになる。従来の製品でカートリッジに光ガイドを設けているものも有るが、窓部材と光ガイド部材が別個になっているためにやはり部品点数の増加および組立て手順の増加となり、カートリッジのコストが上昇してしまう。
【0014】
また、光ガイドを設けた場合、組立て時に発光側と受光側の光軸を一致させるための注意をする必要がある。一方、前記窓部材の内側面に付着した廃トナーを清掃除去するために、両方の窓の中央付近を回転中心とする拭き取り部材を設け、拭き取り部材が窓の内側面を沿って回転し拭き取るような構成が一般的だが、廃トナー容器の内側面に前記拭き取り部材の回転軸受の凹み形状を設けるのは廃トナー容器を成形する上でアンダーカットになってしまうなどの設計の制約が発生するという問題点があった。
【0015】
そこで本発明は、部品点数の増加および組立て手順を減らすことができ、ひいてはカートリッジのコストを抑えることがき、組立て性を向上することができるプロセスカートリッジおよび画像形成装置を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係るプロセスカートリッジおよび画像形成装置の代表的な構成は、像担持体上から除去されたトナーを収納するトナー収納容器と、画像形成装置本体に設けられた発光部材から出射された光を、前記トナー収納容器内を通して、前記画像形成装置本体に設けられた受光部材へと導く光ガイド部材と、を有する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、前記光ガイド部材は、前記発光部材から受けた光を発光する発光面と、前記発光面から出射された光を受光する受光面とを有し、前記発光面及び前記受光面の間に回転軸を有し、前記発光面と前記受光面のトナーを拭き取る拭き取り部材を有し前記光ガイド部材は前記拭き取り部材の回転軸を支持する支持部を有することを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
[第一実施形態]
本発明に係るプロセスカートリッジおよび画像形成装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。図1は本実施形態に係るプロセスカートリッジの廃トナーボックスの、上方から見た水平断面図、図2は電子写真方式の画像形成装置の縦断面図、図3はプロセスカートリッジの左側面から見た縦断面図、図4はプロセスカートリッジの左斜視図、図5はプロセスカートリッジの右斜視図である。
【0018】
(カラー画像形成装置の画像形成動作概略)
図2は本発明を実施した電子写真画像形成装置で、4色フルカラーのレーザービームプリンタの概略構成を示す縦断面図である。
【0019】
図2に示すように、中間転写ベルト5aの回転と同期して像担持体である感光体ドラム1を矢印方向に回転させ、この感光体ドラム1表面を帯電装置2によって均一に帯電するとともに、露光手段3によってイエロー画像の光照射を行い、感光体ドラム1上にイエローの静電潜像を形成する。この静電潜像形成と同時に現像装置4を駆動してイエローの現像器4Yを現像位置に配置し、感光体ドラム1上の静電潜像にイエロートナーが付着するように感光体ドラム1の帯電極性と同極性でほぼ同電位の電圧を印加して静電潜像にイエロートナーを付着させて現像する。その後、プロセスカートリッジ5の押えローラ5j(1次転写ローラ)にトナーと逆極性の電圧を印加して感光体ドラム1上のイエローのトナー像を中間転写ベルト5a上に1次転写する。
【0020】
上述のようにしてイエロートナー像の1次転写が終了すると、次の現像器が回転移動してきて、感光体ドラムに対向する現像位置に位置決めされ、イエローの場合と同様にしてマゼンダ、シアン、そしてブラックの各色について、静電潜像の形成、現像、1次転写を順次行い、中間転写ベルト5a上に4色のトナー像を重ね合わせる。
【0021】
この間、2次転写ローラ11は、中間転写ベルト5aとは非接触状態にある。この時、クリーニングユニットとしての帯電ローラ5fも中間転写ベルト5aとは非接触状態に位置する。
【0022】
そして、中間転写ベルト5a上に4色のトナー像形成完了後、2次転写ローラ11が中間転写ベルト5aに圧接され(図2の状態)、更に中間転写ベルト5aの回転と同期して、給送手段であるレジストローラ対7d近辺の所定の位置で待機していた転写材が中間転写ベルト5aと2次転写ローラ11のニップ部に送り出される。
【0023】
ここで、レジストローラ対7dの直前には転写材の先端を検知してレジストローラ対7dの回転駆動力を遮断し、転写材を所定の位置で待機させるレジ前センサ14が設けられている。
【0024】
更に、2次転写ローラ11にはトナーと逆極性の電圧が印加されており、中間転写ベルト5a上のトナー像は、一括して搬送されてきた転写材の表面に2次転写していく。
【0025】
このようにして、2次転写された転写材は搬送ベルトユニット12を経由して定着器8に至り、ここで複数色のトナー像の定着を行った後排出ローラ対13によって排出ガイド15に沿って搬送され、排出ローラ対9によってカラー画像形成装置A上部の排出トレイ10に排出され、画像形成を完了する。
【0026】
一方、2次転写後にクリーニング用帯電ローラ5fが中間転写ベルト5aに圧接され、中間転写ベルト上に残った残留トナーに転写時と逆の電荷を与える。逆の電荷を付与された残留トナーは、感光体ドラム1に静電気的に付着され、その後感光体ドラム用のクリーニング手段であるクリーニングブレード6により回収される。回収された残留トナーは、廃トナーとして後述する搬送する搬送経路をたどり、廃トナー収納容器である廃トナーボックス16に回収され蓄積される。
【0027】
なお、以下の説明において、装置前面とは転写プロセスから定着プロセスへの転写材の搬送方向上流側の面(図2において右側の面)を指し、装置本体およびプロセスカートリッジ5に関して左右とは、装置前面から見て左または右である。また長手方向とは、転写材の表面と平行であり、且つ、転写材の搬送方向と略直交する方向である。
【0028】
(プロセスカートリッジ5の構成)
図3にプロセスカートリッジ5の左側面から見た縦断面図を示す。図4にプロセスカートリッジ5の左側面から見た斜視図、図5に右側面から見た斜視図を示す。本実施形態では感光体ドラム1と、中間転写ベルト5a、廃トナーボックス16とを含む部分を一体型プロセスカートリッジにしている。プロセスカートリッジ5は更に感光体ドラム1を含む感光体ドラムユニット20と、中間転写ベルト5aおよび廃トナーボックス16を含む中間転写体ユニット21の2つのユニットで構成されている。中間転写体ユニット21の投影上方向に感光体ドラムユニット20を配置し、中間転写体ユニット21の左右側板160、161が、感光体ドラムユニット20の両側面まで伸びて、感光体ドラムユニット20側面から保持する構成になっている。
【0029】
(感光体ドラムユニット20の構成)
感光体ドラムユニット20には、感光体ドラム1が両端を回転自在に右側軸受206と左側回転軸202により保持され、右側端部のカップリング24を介して装置本体から所定の回転駆動力が伝達されるようになっている。
【0030】
また、感光体ドラム1には帯電ローラ2が両端の軸受25を介して、圧縮バネ26により所定の力で圧接され、従動回転するようになっている。
【0031】
軸受25の少なくとも片方は導電性の部材で構成され、帯電ローラ2に所定の帯電バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム1表面を一様に帯電させるようになっている。
【0032】
また、感光体ドラムユニット20には画像形成装置本体に着脱する動作に連動して開閉するドラムシャッター19も設けられている。
【0033】
更に、感光体ドラム1にはクリーニングブレード6が所定の位置に設けられ、逆電荷を付与された中間転写ベルト5a上の残留トナーを感光体ドラム1上に回収し、感光体ドラム1上の残留トナーと共に掻き取るように構成されている。
【0034】
更に、掻き取られた廃トナーはスクイシート27により中間転写ベルト5a上への落下が阻止され、クリーニングブレード6とスクイシート27の間に溜まった残留トナーは送り羽根151が回転することにより、感光体ドラム容器29の奥へ、つまり感光体ドラム1から離れる方向へと掃き出される。そして、送り羽根151よりも更に奥に第一スクリュー28が設けられ、第一スクリュー28が回転することにより、廃トナーは装置前面から見て左側(図3において手前方向)へ搬送されていく。スクリュー28は左端にギア31が結合されていて、中間転写ベルト5aを懸回している駆動ローラ40の左端に結合しているギアと連結されて駆動が伝達されている。
【0035】
感光体ドラム容器29では、第一スクリュー28が配置されている溝部の左端に下方向へ開口152が設けられていて、第一スクリュー28によって左端に搬送された廃トナーが開口152から落下し、中間転写ベルトユニット21の開口153aへと搬送される。開口152の下面にはシール部材154が設けられており、開口153aとの接合部でのトナー漏れを防止している。
【0036】
(中間転写ベルトユニット21の構成)
次に、中間転写ベルトユニット21の構成について説明する。
【0037】
中間転写ベルトユニット21は、中間転写ベルト5aによって感光体ドラム1から転写された像を転写材へ転写する手段と、廃トナーを回収貯蓄する手段とを有する。以下に各手段別に中間転写ベルトユニットの構成を説明する。
【0038】
(中間転写手段)
中間転写ベルト5aは中間転写体フレーム45に、駆動ローラ40と従動ローラ41により懸回張設されている。
【0039】
駆動ローラ40は両端を回転自在に右側軸受205と左側軸受201により保持され、右側端部のカップリング42を介して装置本体から所定の回転駆動力が伝達されるようになっている。従動ローラ41両端の軸受43には圧縮バネ44が設けられ、中間転写ベルト5aに所定の張力を与えるようになっている。
【0040】
中間転写ベルト5aを挟んで、感光体ドラム1と対向する位置には、1次転写ローラ5jが設けられ、両端の軸受46を介して、圧縮バネ47により所定の力で圧接され、従動回転するようになっている。
【0041】
軸受46の少なくとも片方は導電性の部材で構成され、1次転写ローラ5jに所定の帯電バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム1表面上のトナーを中間転写体ベルト5a上に1次転写される。
【0042】
また、駆動ローラ40に対向する位置には、中間転写ベルト5a上の残留トナーに転写時と逆電荷を付与する為のクリーニング帯電ローラ部23が設けられている。
【0043】
帯電ローラ5fは両端の軸受51を介して、圧縮バネ52により所定の力で圧接され、従動回転するようになっている。
【0044】
軸受51の少なくとも片方は導電性の部材で構成され、クリーニング帯電ローラ5fに転写時と逆の電圧を印加することにより、中間転写体ベルト5a上の残留トナーに転写時と逆の電荷を付与し、感光体ドラム1でドラム表面に静電気的に吸着回収され、前述したように廃トナーボックス16に蓄積される。
【0045】
(廃トナー回収貯蓄手段)
図1に廃トナー回収貯蓄手段と、後述する廃トナー満タン検知手段を表すための、廃トナーボックスの上から見た断面図を示す。
【0046】
中間転写体ユニット21は、中間転写ベルト5aを中心として片側に感光体ドラムユニット20があり、反対側に廃トナーボックス16が設けられている。廃トナーボックス16は中間転写体フレーム45の一部に仕切り板150を溶着して形成されていて、感光体ドラム1上の残留トナーは最終的にこの廃トナーボックス16に収納される。
【0047】
中間転写体フレーム45の左側面に羽根車カバー153がシール部材156を挟んで結合している。羽根車カバー153は上側に開口153aがあり、感光体ドラム容器29の左端下部に設けられた開口152とシール部材154を挟んで接合していて、開口152から落下した廃トナーが羽根車カバー153内部に落下する。
【0048】
羽根車カバー153内部には羽根車155が左側面から見て反時計周りに回転し内部の廃トナーを廃トナーボックス16の方へ搬送している。
【0049】
廃トナーボックス16の左側面に、羽根車カバー153がオーバーラップしていて、オーバーラップした部分に、羽根車カバー153内部に通じている穴157が設けられている。さらに、穴157から長手方向に伸びた位置に、第二スクリュー158が設けられていて、羽根車155によって搬送された廃トナーが、第二スクリュー158を回転することで廃トナーボックス16左側から右側奥へと搬送されていく。
【0050】
廃トナーボックス16には第二スクリュー158と垂直な複数の平面159によって、いくつかの小部屋に仕切られており、左端の小部屋から右隣の小部屋へと順次満たされていく。そして一番右側の小部屋には廃トナーボックス16の満タンを検知する検知部162が設けられている。
【0051】
羽根車155と第二スクリュー158はともに左端に夫々、ギア163、164が結合されていて、第一スクリュー28の駆動ギア31と同様に、駆動ローラ40の左端に結合しているギアと連結されて駆動が伝達されている。
【0052】
以下、満タン検知を詳細に説明する。満タン検知は、廃トナーボックス16に光を透過して、廃トナーの無い場合での受光部の受光量と、廃トナーにより遮蔽された際での受光量とを比較して満タンかどうかを判断することにより行われる。
【0053】
装置本体に、検知のための発光部材であるランプ165と受光部材である光検知素子166が廃トナーボックス16右側面に対向して設けられている。ランプ165と光検知素子166は一つの基板167上にマウントされている。
【0054】
一方廃トナーボックス16右側面には光透過口である開口168があり、開口168に外側から透明な光ガイド169を溶着して開口168をふさいでいる。光ガイド169の廃トナーボックス16外側には2本の円柱169a、169bが平行に外側に向かって延び、廃トナーボックス16内側には円柱169a、169bの中心と同軸の2本の四角柱169c、169dが平行に内側に向かって伸びている。
【0055】
一方の四角柱169cにある発光面169eと、もう一方の四角柱169dにある受光面169fとが対向していて、さらに夫々の四角柱169c、169dにおいて、発光面169e、受光面169fの裏側に、発光面169e、受光面169fに対し45度傾斜した発光反射面169g、受光反射面169hが形成されている。
【0056】
また、光ガイド169は、製品を成形する際、円柱169a、169b、四角柱169c、169dの中心軸方向に金型から抜き出すため、夫々の側面には5°程度のテーパーが設けられている。
【0057】
プロセスカートリッジ5が装置本体に装着されたとき、ランプ165の光軸と光ガイド169の一方の円柱169a中心軸とが同軸であり、光検知素子166の光軸と光ガイド169のもう一方の円柱169b中心軸とが同軸になるように構成されている。
【0058】
ここで、ランプ165と対向している円柱169aおよび四角柱169cが発光ガイドとなり、円柱169aの端面が入射面169iとなり、対向面が発光面169eとなり、の45度傾斜している面が発光反射面169gとなる。同様に光検知素子166と対向している円柱169bおよび四角柱169dが受光ガイドとなり、円柱169bの端面が出射面169jとなり、対向面が受光面169fとなり、の45度傾斜している面169hが受光反射面となる。
【0059】
ランプ165から発した光は入射面169iに入射し、発光反射面169gによって発光面169eへ反射し、発光面169eから受光面169fに向かって発光する。受光面169fに入射された光は受光反射面169hによって出射面169jへ反射し、出射面169jから出射された光が装置本体の光検知素子166に受光される。
【0060】
ここで発光面169eと受光面169fとの間にトナーがある場合、光検知素子166への受光量はトナーが無い場合と比較して減少するので、受光量が、ある閾値を下回ったとき廃トナーが満タンであると判断する。
【0061】
また、廃トナーボックス16の容量に余裕がある状態でも、プロセスカートリッジ5の着脱時に、プロセスカートリッジ5が傾けられたり振られたりして、発光面169e、受光面169fにトナーが付着する場合がある。そうすると満タンでないにもかかわらず、受光量が減少し、満タンであると誤検知してしまうことがある。そのために、発光面169eと受光面169fを拭き取る拭き取り部材170を設けている。
【0062】
拭き取り部材170は発光面169eと受光面169fとの中間位置に回転軸170bを設け、回転軸170bに可撓性を有するシート部材170aを取り付けて構成されている。回転軸170bが回転することにより、シート部材170aが発光面169eと受光面169fに付着している廃トナーを拭き取る。
【0063】
拭き取り部材170の回転軸170bは、廃トナーボックス16の左側面から右側面に横断するような構成になっていて、左端部にはギア171が結合されていて、第一スクリュー28、第二スクリュー158、羽根車155の駆動ギア31、164、163と同様に、駆動ローラ40の左端に結合しているギアと連結されて駆動が伝達されている。
【0064】
本構成では、光ガイド169の、発光ガイドと受光ガイドとの間に凹部169kを設け、凹部169kに拭き取り部材170の回転軸170bが係合している。
【0065】
このように光ガイド169に凹部169kを設けることで、廃トナーボックス16内側に閉じた凹部を形成する必要が無く、廃トナーボックス16を成形する際のアンダーカットを回避することが出来る。
【0066】
上述のごとく、廃トナーボックス16に光を入射するためおよび、入射した光を出射するための開口168が設けられている。光ガイド 169 は、画像形成装置本体に設けられたランプ165と開口168との間の光路を形成する円柱169aおよび四角柱169cと、画像形成装置本体に設けられた光検知素子166と開口168との間の光路を形成する円柱169bおよび四角柱169dとを設けられている。そして、前記円柱169bおよび四角柱169dと円柱169bおよび四角柱169dを有する光ガイド 169 が、開口168の全周にわたってもれなく接合されている。
【0067】
これにより、トナー漏れを防止するための窓部材の役割を光ガイド169が兼ねることができるため、部品点数および組立て手順を減らすことができ、プロセスカートリッジ5を抑えることができる。さらにプロセスカートリッジ5に光ガイド169を設けることによって、本体のランプ165と光検知素子166の位置を一箇所に配置することができ、なお且つ本体側に光ガイドを設ける必要がないために、プロセスカートリッジ5を本体から着脱する際に、光ガイドが邪魔になることもなく、従ってプロセスカートリッジ5を着脱しやすく、操作性に優れた製品を提供することが出来る。
【0068】
また、円柱169bおよび四角柱169dと円柱169bおよび四角柱169dを一体にすることによって、部品点数の増加および組立て手順を減らすことができ、ひいてはプロセスカートリッジ5のコストを抑えることが出来る。さらに、組立て時に発光側と受光側の光軸を一致させるための注意をする必要もなく、組立て性を向上することが出来る。
【0069】
また、入射面169iと、出射面169jとを平行に設けたことにより、円柱169bおよび四角柱169dと円柱169bおよび四角柱169dを一つの基板にマウントすることが可能であり、部品コストを下げることが出来る。また、両者を結ぶ配線が不用になり、またデバッグの際にも円柱169bおよび四角柱169dと円柱169bおよび四角柱169dが一体となっているために基板単体で確認できて容易である。
【0070】
また、廃トナーボックス16内部で、発光面169eと受光面169fとを対向に配置し、入射光を発光面169eへ出射するための発光反射面169g、受光面169fに入射した光を開口168へ出射するための受光反射面169h設けた。これにより、カートリッジを誤って落下させるなど外部から衝撃が加えられたとき、発光面169e、受光面169f、および発光反射面169g、受光反射面169hの損傷を抑えることが出来る。
【0071】
プロセスカートリッジ5を画像形成装置に着脱可能としたことにより、短時間で安定した結合が完了し、しかもシール性に優れているため、トナー漏れの懸念も無く、且つ安価な結合が可能である。
【0072】
[参考例]
次にプロセスカートリッジおよび画像形成装置の参考例について図を用いて説明する。図6は本実施形態に係る廃トナー満タン検知部を示す廃トナーボックスの横断面図である。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【0073】
本参考例では、図6に示すように、発光ガイド169a、受光ガイド169bを別部品にして、廃トナーボックス16の上面と下面に配置している。
【0074】
廃トナーボックス16の上面と下面に夫々開口168a、168bを設けて、一方の開口168aに発光ガイド269aがトナー漏れの無いように隙間無く溶着されている。同様にもう一方の開口168bに受光ガイド269bがトナー漏れの無いように隙間無く溶着されている。
【0075】
入射面169iと出射面169jは同一平面状になるよう夫々の発光ガイド269a、受光ガイド269bには発光反射面169g、受光反射面169hが設けられている。
【0076】
発光部材であるランプ165と、受光部材である光検知素子166は第一の実施形態と同様に、廃トナーボックス16側面に設けられた入射面169iと出射面169jに対向して、一つの基板167にマウントされている。
【0077】
この場合も、拭き取り部材170は発光面169eと、受光面169fとの中間位置に回転軸を設け、回転軸に可撓性を有するシート部材170aを取り付けて構成され、軸が回転することにより、シート部材170aが発光面169eと受光面169fに付着している廃トナーを拭き取る。
【0078】
上記第一実施形態では、光ガイド169を成形の際、発光ガイド269a、受光ガイド269bの円柱169a、169bの中心軸方向に金型から抜き出されるため、ガイドの長さをあまり長くすることは製品成形上難しい。これに対し、本参考例では、ガイドの軸中心に垂直な方向に金型から抜き出すことができるため、ガイドの長さを自由に設定することが可能である。
【0079】
【発明の効果】
以上説明したように、前記光ガイド部材は、前記発光部材から受けた光を発光する発光面と、前記発光面から出射された光を受光する受光面とを有し、前記発光面及び前記受光面の間に回転軸を有し、前記発光面と前記受光面のトナーを拭き取る拭き取り部材を有し前記光ガイド部材は前記拭き取り部材の回転軸を支持する支持部を有する。
【0080】
これにより、前記窓部材の内側面に付着した廃トナーを清掃除去するために、両方の窓の中央付近を回転中心とする拭き取り部材を設け、拭き取り部材が窓の内側面を沿って回転し拭き取るような構成にしたときに、トナー収納容器の内側面に前記拭き取り部材の回転軸受の凹み形状を設けるのはトナー収納容器を成形する上でアンダーカットになってしまうなどの設計の制約をなくすことが出来る。
【0082】
また、前記光ガイド部材は、前記発光部材から出射された光を受ける入射面と、前記受光部材へ光を出射する出射面とを有し、前記入射面と、前記出射面とを平行に設けたことにより、本体の発光部材と受光部材を一つの基板にマウントすることが可能であり、部品コストを下げることが出来る。また、両者を結ぶ配線が不用になり、またデバッグの際にも発光部材と受光部材が一体となっているために基板単体で確認できて容易である。
【0083】
また、トナー収納容器内部で、前記発光ガイド部材の発光面と受光ガイド部材の受光面とを対向に配置し、前記発光ガイド部材は入射光を発光面へ出射するための反射面を有し、前記受光ガイド部材は受光面に入射した光を光透過口へ出射するための反射面を有する構成とした。これにより、カートリッジを誤って落下させるなど外部から衝撃が加えられたとき、発光面、受光面、および反射面の損傷を抑えることが出来る。
【0085】
画像形成装置が上記プロセスカートリッジを有することにより、短時間で安定した結合が完了し、しかもシール性に優れているため、トナー漏れの懸念も無く、且つ安価な結合が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一実施形態に係るプロセスカートリッジの廃トナーボックスの、上方から見た水平断面図である。
【図2】電子写真方式の画像形成装置の縦断面図である。
【図3】プロセスカートリッジの左側面から見た縦断面図である。
【図4】プロセスカートリッジの左斜視図である。
【図5】プロセスカートリッジの右斜視図である。
【図6】第二実施形態に係る廃トナー満タン検知部を示す廃トナーボックスの横断面図である。
【符号の説明】
A …カラー画像形成装置
1 …感光体ドラム
2 …帯電装置
3 …露光手段
4 …現像装置
4Y …現像器
5 …プロセスカートリッジ
5a …中間転写ベルト
5f …帯電ローラ
5j …1次転写ローラ
6 …クリーニングブレード
7d …レジストローラ対
8 …定着器
9 …排出ローラ対
10 …排出トレイ
11 …2次転写ローラ
12 …搬送ベルトユニット
13 …後排出ローラ対
14 …レジ前センサ
15 …排出ガイド
16 …廃トナーボックス
19 …ドラムシャッター
20 …感光体ドラムユニット
21 …中間転写体ユニット
23 …クリーニング帯電ローラ部
24 …カップリング
25 …軸受
27 …スクイシート
28 …第一スクリュー
29 …感光体ドラム容器
31 …ギア
40 …駆動ローラ
41 …従動ローラ
42 …カップリング
43、46、51 …軸受
44、47、52 …圧縮バネ
45 …中間転写体フレーム
150 …仕切り板
151 …羽根
152、153a、168、168a、168b …開口
153 …羽根車カバー
154、156 …シール部材
155 …羽根車
157 …穴
158 …第二スクリュー
159 …平面
160、161 …左右側板
162 …検知部
163、164 …ギア
165 …ランプ
166 …光検知素子
167 …基板
169 …光ガイド
169a、169b …円柱
169c、169d …四角柱
169e …発光面1
169f …受光面
169g …発光反射面
169h …受光反射面
169i …入射面
169j …出射面
169k …凹部
170 …拭き取り部材
170a …シート部材
170b …回転軸
171 …ギア
201 …左側軸受
202 …左側回転軸
205、206 …右側軸受
269a、269b …受光ガイド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a process cartridge and an electrophotographic image forming apparatus to which the process cartridge can be attached and detached.
[0002]
Here, the electrophotographic image forming apparatus forms an image on a transfer material using an electrophotographic image forming system. Examples of the electrophotographic image forming apparatus include an electrophotographic copying machine, an electrophotographic printer (laser beam printer, LED printer, etc.), a facsimile machine, and a word processor.
[0003]
The process cartridge is a cartridge in which the charging unit, the cleaning unit, and the electrophotographic photosensitive member are integrated, and the cartridge can be attached to and detached from the image forming apparatus main body. Since the user can attach and detach the apparatus main body, the apparatus main body can be easily maintained.
[0004]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus using an electrophotographic image forming process, a process in which a photosensitive drum and process means acting on the photosensitive drum are integrally formed into a cartridge and the cartridge can be attached to and detached from the image forming apparatus main body. A cartridge system is adopted.
[0005]
According to this process cartridge system, the apparatus can be maintained by the user himself / herself without depending on the service person, so that the operability can be remarkably improved. Therefore, this process cartridge system is widely used in image forming apparatuses.
[0006]
In the above-described process cartridge type image forming apparatus, the waste toner (waste developer) removed from the surface of the electrophotographic photosensitive member by the cleaning means has a volume capable of sufficiently storing the waste toner in accordance with the life of the electrophotographic photosensitive member. And is removed when the process cartridge is replaced.
[0007]
In such a conventional image forming apparatus, an extremely high density image is recorded even if the waste toner container has a capacity capable of sufficiently storing the waste toner in accordance with the life of the electrophotographic photosensitive member. If an improper transfer material (recording material) is used, jamming occurs or normal transfer is not performed, waste toner overflows from the waste toner container. In order to prevent scattering inside, the amount of waste toner in the waste toner container is constantly monitored by the waste toner full detection means.
[0008]
As a waste toner full tank detection means, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-112304, a system that detects a full tank by passing a waste toner container up and down the optical axis and shielding the optical axis by waste toner in the container. There is.
[0009]
A light transmitting port is provided on the lower and upper surfaces of the waste toner container, a transparent window member is coupled to each light transmitting port, and a light emitting member and a light receiving member are provided on the main body. The light emitted from the light emitting member of the main body enters the light transmitting port on the lower surface of the waste toner container, and the light receiving member of the main body receives the light emitted from the light transmitting port on the upper surface of the waste toner container. The fullness of waste toner is detected by shielding the optical axis connecting the transmission ports.
[0010]
In JP-A-11-52820, by providing a light guide between the light emitting member and the light transmitting port, the position of the light emitting member and the light receiving member of the main body can be arranged at one place, and the assembling property is improved. Wiring is no longer necessary.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional configuration, a transparent window member has to be coupled to both the light transmitting and receiving light transmitting ports, and the cost of the cartridge increases due to the increase in the number of parts and the assembly procedure.
[0012]
Further, if a light guide is provided as in Japanese Patent Laid-Open No. 11-52820 in order to place the light emitting member and the light receiving member of the main body in one place, the cost of the main body will increase by the amount of the light guide. Further, if a light guide is provided on the main body, when the cartridge is attached to or detached from the main body, the light guide may be in the way, making it difficult to attach or remove the cartridge, and the operability is reduced.
[0013]
For this reason, it is conceivable to provide a light guide on the cartridge side, but this will increase the cost of the cartridge. Some conventional products have a light guide on the cartridge, but the window member and the light guide member are separate, which also increases the number of parts and the assembly procedure, which increases the cost of the cartridge. End up.
[0014]
Further, when the light guide is provided, it is necessary to take care to match the optical axes of the light emitting side and the light receiving side during assembly. On the other hand, in order to clean and remove the waste toner adhering to the inner surface of the window member, a wiping member having a rotation center around the center of both windows is provided, and the wiping member rotates along the inner surface of the window and wipes off. However, providing the concave shape of the rotary bearing of the wiping member on the inner side surface of the waste toner container causes design limitations such as undercutting when forming the waste toner container. There was a problem.
[0015]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a process cartridge and an image forming apparatus that can increase the number of parts and reduce the assembly procedure, thereby reducing the cost of the cartridge and improving the assemblability.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a typical configuration of the process cartridge and the image forming apparatus according to the present invention includes a toner storage container for storing the toner removed from the image carrier, and a light emission provided in the main body of the image forming apparatus. A light guide member that guides light emitted from a member to a light receiving member provided in the image forming apparatus main body through the toner storage container; The guide member has a light emitting surface that emits light received from the light emitting member, and a light receiving surface that receives light emitted from the light emitting surface, and has a rotation axis between the light emitting surface and the light receiving surface. The light guide member has a wiping member for wiping off the toner on the light emitting surface and the light receiving surface, and the light guide member has a support portion for supporting a rotating shaft of the wiping member.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First embodiment]
A process cartridge and an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a horizontal sectional view of a waste toner box of a process cartridge according to the present embodiment as viewed from above, FIG. 2 is a vertical sectional view of an electrophotographic image forming apparatus, and FIG. 3 is viewed from the left side of the process cartridge. 4 is a left perspective view of the process cartridge, and FIG. 5 is a right perspective view of the process cartridge.
[0018]
(Outline of image forming operation of color image forming apparatus)
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a four-color full-color laser beam printer as an electrophotographic image forming apparatus embodying the present invention.
[0019]
As shown in FIG. 2, the
[0020]
When the primary transfer of the yellow toner image is completed as described above, the next developing device rotates and is positioned at the developing position facing the photosensitive drum, and in the same manner as in the case of yellow, magenta, cyan, and For each black color, electrostatic latent image formation, development, and primary transfer are sequentially performed, and four color toner images are superimposed on the intermediate transfer belt 5a.
[0021]
During this time, the secondary transfer roller 11 is not in contact with the intermediate transfer belt 5a. At this time, the charging roller 5f as a cleaning unit is also in a non-contact state with the intermediate transfer belt 5a.
[0022]
After the formation of the four color toner images on the intermediate transfer belt 5a, the secondary transfer roller 11 is pressed against the intermediate transfer belt 5a (the state shown in FIG. 2), and is further fed in synchronization with the rotation of the intermediate transfer belt 5a. The transfer material waiting at a predetermined position in the vicinity of the registration roller pair 7d serving as a feeding means is sent to the nip portion between the intermediate transfer belt 5a and the secondary transfer roller 11.
[0023]
Here, immediately before the registration roller pair 7d, a
[0024]
Further, a voltage having a polarity opposite to that of the toner is applied to the secondary transfer roller 11, and the toner image on the intermediate transfer belt 5 a is secondarily transferred onto the surface of the transfer material conveyed in a batch.
[0025]
In this way, the transfer material that has been secondarily transferred reaches the fixing
[0026]
On the other hand, after the secondary transfer, the cleaning charging roller 5f is brought into pressure contact with the intermediate transfer belt 5a, and the residual toner remaining on the intermediate transfer belt is given a charge opposite to that at the time of transfer. The residual toner to which the reverse charge is applied is electrostatically attached to the
[0027]
In the following description, the front surface of the apparatus refers to the upstream surface (the right surface in FIG. 2) of the transfer material in the transfer process from the transfer process to the fixing process. Left or right when viewed from the front. The longitudinal direction is a direction parallel to the surface of the transfer material and substantially perpendicular to the transfer material conveyance direction.
[0028]
(Configuration of process cartridge 5)
FIG. 3 shows a longitudinal sectional view of the
[0029]
(Configuration of photosensitive drum unit 20)
The
[0030]
The charging
[0031]
At least one of the bearings 25 is composed of a conductive member, and the surface of the
[0032]
The
[0033]
Further, a
[0034]
Further, the scraped waste toner is prevented from dropping onto the intermediate transfer belt 5a by the
[0035]
In the
[0036]
(Configuration of intermediate transfer belt unit 21)
Next, the configuration of the intermediate
[0037]
The intermediate
[0038]
(Intermediate transfer means)
The intermediate transfer belt 5a is stretched around an intermediate
[0039]
Both ends of the drive roller 40 are rotatably supported by a
[0040]
A primary transfer roller 5j is provided at a position facing the
[0041]
At least one of the bearings 46 is composed of a conductive member, and the toner on the surface of the
[0042]
Further, at a position facing the driving roller 40, a cleaning charging
[0043]
The charging roller 5f is brought into pressure contact with a predetermined force by a compression spring 52 through
[0044]
At least one of the
[0045]
(Waste toner collection and saving means)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a waste toner collection / storage unit and a waste toner full detection unit, which will be described later, as seen from above.
[0046]
The intermediate
[0047]
An
[0048]
Inside the
[0049]
The
[0050]
The
[0051]
Both the
[0052]
Hereinafter, full tank detection will be described in detail. In the full tank detection, light is transmitted through the
[0053]
In the apparatus main body, a
[0054]
On the other hand, the right side surface of the
[0055]
The light emitting surface 169e in one square column 169c and the light receiving surface 169f in the other quadrangular column 169d are opposed to each other, and the light emitting surface 169e and the light receiving surface 169f are behind the square columns 169c and 169d. A light emitting / reflecting surface 169g and a light receiving / reflecting surface 169h inclined by 45 degrees with respect to the light emitting surface 169e and the light receiving surface 169f are formed.
[0056]
Further, since the
[0057]
When the
[0058]
Here, the cylinder 169a and the quadrangular column 169c facing the
[0059]
Light emitted from the
[0060]
Here, when there is toner between the light emitting surface 169e and the light receiving surface 169f, the amount of light received by the
[0061]
Even when the
[0062]
The wiping
[0063]
The
[0064]
In this configuration, a
[0065]
By providing the
[0066]
As described above, the
[0067]
As a result, the
[0068]
Further, by integrating the cylinder 169b and the quadrangular column 169d with the cylinder 169b and the quadrangular column 169d, it is possible to increase the number of parts and reduce the assembling procedure, thereby reducing the cost of the
[0069]
Further, by providing the entrance surface 169i and the exit surface 169j in parallel, it is possible to mount the cylinder 169b and the quadrangular column 169d, the cylinder 169b and the quadrangular column 169d on one substrate, and reduce the component cost. I can do it. Also, the wiring connecting the two becomes unnecessary, and the cylinder 169b and the square pillar 169d are integrated with the cylinder 169b and the square pillar 169d even during debugging, so that it can be easily confirmed by the substrate alone.
[0070]
Further, inside the
[0071]
Since the
[0072]
[Reference example]
NextInProcess cartridge and image forming apparatusReference exampleWill be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a cross-sectional view of the waste toner box showing the waste toner full detection unit according to the present embodiment. About the part which overlaps with said 1st embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
[0073]
BookReference exampleThen, as shown in FIG. 6, the light emission guide 169 a and the light reception guide 169 b are separated and arranged on the upper and lower surfaces of the
[0074]
Openings 168a and 168b are respectively provided on the upper and lower surfaces of the
[0075]
The
[0076]
As in the first embodiment, the
[0077]
Also in this case, the wiping
[0078]
In the first embodiment, when the
[0079]
【The invention's effect】
As explained above,The light guide member has a light emitting surface that emits light received from the light emitting member, and a light receiving surface that receives light emitted from the light emitting surface, and a rotation axis between the light emitting surface and the light receiving surface. And a wiping member for wiping off the toner on the light emitting surface and the light receiving surface, and the light guide member has a support portion for supporting the rotating shaft of the wiping member.
[0080]
Thus, in order to clean and remove the waste toner adhering to the inner surface of the window member, a wiping member having a rotation center around the center of both windows is provided, and the wiping member rotates and wipes along the inner surface of the window. In such a configuration, providing the concave shape of the rotary bearing of the wiping member on the inner surface of the toner storage container eliminates design restrictions such as undercutting when forming the toner storage container. I can do it.
[0082]
In addition, the light guide member has an incident surface that receives light emitted from the light emitting member and an output surface that emits light to the light receiving member, and the incident surface and the emission surface are provided in parallel. TheAs a result, the light emitting member and the light receiving member of the main body can be mounted on one substrate, and the component cost can be reduced. Also, the wiring connecting the two becomes unnecessary, and since the light emitting member and the light receiving member are integrated in debugging, it is easy to confirm with a single substrate.
[0083]
Further, inside the toner storage container, the light emitting surface of the light emitting guide member and the light receiving surface of the light receiving guide member are arranged to face each other, and the light emitting guide member has a reflecting surface for emitting incident light to the light emitting surface, The light receiving guide member has a reflection surface for emitting light incident on the light receiving surface to the light transmission port.Thereby, when an impact is applied from the outside such as accidentally dropping the cartridge, damage to the light emitting surface, the light receiving surface, and the reflecting surface can be suppressed.
[0085]
An image forming apparatus has the process cartridge.As a result, stable bonding is completed in a short time and the sealing property is excellent, so that there is no fear of toner leakage and inexpensive bonding is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a horizontal sectional view of a waste toner box of a process cartridge according to a first embodiment viewed from above.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an electrophotographic image forming apparatus.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view as viewed from the left side of the process cartridge.
FIG. 4 is a left perspective view of a process cartridge.
FIG. 5 is a right perspective view of a process cartridge.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a waste toner box showing a waste toner full detection unit according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
A: Color image forming apparatus
1 ... Photosensitive drum
2 ... Charging device
3 Exposure means
4 ... Developing device
4Y ... Developer
5 Process cartridge
5a Intermediate transfer belt
5f: Charging roller
5j: Primary transfer roller
6 ... Cleaning blade
7d ... Registration roller pair
8 ... Fixer
9… discharge roller pair
10… discharge tray
11 ... Secondary transfer roller
12… Conveyor belt unit
13… Rear discharge roller pair
14… Sensor before registration
15… discharge guide
16… Waste toner box
19… Drum shutter
20… Photoreceptor drum unit
21 Intermediate transfer unit
23… Cleaning charging roller
24… Coupling
25… Bearing
27… Squish sheet
28 ... 1st screw
29… Photoreceptor drum container
31… Gear
40… Drive roller
41… driven roller
42… Coupling
43, 46, 51… Bearing
44, 47, 52… compression spring
45… Intermediate transfer member frame
150… Partition plate
151… feather
152, 153a, 168, 168a, 168b ... opening
153… Impeller cover
154, 156 ... Sealing member
155 ... impeller
157… hole
158… second screw
159 ... plane
160, 161 ... left and right side plates
162… Detection part
163, 164 ... Gear
165… Ramp
166… Photodetection element
167… Board
169… Light guide
169a, 169b ... cylinder
169c, 169d ... Square pillar
169e…
169f ... Light receiving surface
169g ... Light-emitting reflective surface
169h ... Light-receiving / reflecting surface
169i ... Incident surface
169j Output surface
169k ... recess
170… Wiping member
170a ... Sheet member
170b ... Rotating shaft
171… Gear
201… Left side bearing
202… Left axis of rotation
205, 206… right side bearing
269a, 269b ... Light receiving guide
Claims (4)
画像形成装置本体に設けられた発光部材から出射された光を、前記トナー収納容器内を通して、前記画像形成装置本体に設けられた受光部材へと導く光ガイド部材と、
を有する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、
前記光ガイド部材は、前記発光部材から受けた光を発光する発光面と、前記発光面から出射された光を受光する受光面とを有し、
前記発光面及び前記受光面の間に回転軸を有し、前記発光面と前記受光面のトナーを拭き取る拭き取り部材を有し
前記光ガイド部材は前記拭き取り部材の回転軸を支持する支持部を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。A toner storage container for storing toner removed from the image carrier;
A light guide member that guides light emitted from a light emitting member provided in the image forming apparatus main body to the light receiving member provided in the image forming apparatus main body through the toner storage container;
In the process cartridge detachable from the image forming apparatus main body having
The light guide member has a light emitting surface that emits light received from the light emitting member, and a light receiving surface that receives light emitted from the light emitting surface,
A rotating shaft between the light emitting surface and the light receiving surface; a wiping member for wiping off toner on the light emitting surface and the light receiving surface; A process cartridge characterized by that.
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