JP5769126B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置においては、印刷が行われるのに伴い現像装置内の現像剤が消費されるため、現像装置内の現像剤量が所定量以下となったタイミングで、現像剤収容器から現像装置に現像剤を補給し、常に現像装置内の現像剤量を一定に保持するように構成されているものがある。また、現像剤収容器と現像装置とを現像ユニットとして一体的に構成し、現像ユニット内の現像剤量が所定量以下となったタイミングでユーザに報知し、現像剤切れになる前に新しい現像ユニットへの交換を促すように構成されているものもある。
上記いずれの構成においても、現像剤量を検知する手段が必要である。そのため、従来から、現像剤量を検知するための種々の検知方法が提案されている。その1つに、光学素子を用いた光透過式がある。
光透過式の現像剤量検知方法は、現像剤を収容する現像剤収容部内での光の透過量に基づいて現像剤量を検知する方法である。
この方法では、発光素子から発せられた光が、現像剤収容部に設けられたプリズムやミラー等から成る第1及び第2の導光部材を通って受光素子に導かれるように光路を構成する。現像剤収容部内に現像剤が十分に存在している場合は、第1の導光部材と第2の導光部材との間の光路が現像剤によって遮られることにより、受光素子まで光が届かない。しかし、現像剤量が減少して所定量以下になり、前記導光部材間の光路が現像剤によって遮られなくなると、受光素子まで光が届くようになる。このときの受光素子による出力を測定することで、現像剤量が所定量以下になったタイミングを検知することができるようになっている(特許文献1,2又は3参照)。
一般的に、現像ユニットや、これと感光体等とを一体的に構成したプロセスユニットは、現像ローラや感光体ドラムの軸方向に沿って長手状に形成されている。このような現像ユニットやプロセスユニットにおいて、その長手方向の端部では現像剤収容部内の現像剤量が均一になりにくい傾向にあることから、現像剤量が比較的均一になる長手方向の中央部において現像剤量を検知することが望ましい。
しかしながら、現像ユニットや感光体等の配置によっては、長手方向中央部側に発光素子及び受光素子を配設することが困難な場合がある。例えば、現像ユニットが感光体の上側に配設されている構成では、各種装置のレイアウト上、発光素子及び受光素子を位置決めして取り付けておくための部材を現像ユニットの周囲に別途配設することは困難なため、現像ユニットの長手方向端部側にある画像形成装置の側壁に発光素子及び受光素子を配設しなければならなかった。
この場合、発光素子からの光を導く導光部材を、現像ユニットの長手方向の端部から中央部まで延伸して配設すれば、現像ユニットの長手方向中央部で現像剤量を検知することが可能となる。しかし、このように構成すると、導光部材が長くなり、導光部材を透過する光が減衰してしまうので、出力の高い発光素子を設けなければならず、コストが高くなるといった問題が生じる。
本発明は、斯かる事情に鑑み、現像剤量を検知するための発光素子及び受光素子の配置の自由度を向上させることが可能な画像形成装置を提供しようとするものである。
請求項1の発明は、感光体と、当該感光体に静電潜像を書き込む複数の光書込み素子、及び各光書込み素子を整列状態で保持するフレームを有する光書込みヘッドと、前記感光体に書き込まれた静電潜像を現像剤を用いて顕像化する現像手段と、当該現像手段に供給する現像剤を収納する現像剤収容部と、発光素子及び受光素子を有し、発光素子及び受光素子間の光の透過量に基づいて前記現像剤収容部における現像剤量を検知する現像剤量検知手段とを備える画像形成装置において、前記光書込みヘッドの前記フレームに、一端が自由端を成し、かつ前記光書込み素子を間に介在させた状態で離間した一対の腕部を設け、前記発光素子及び前記受光素子の少なくとも一方をホルダで保持し、当該ホルダを前記一対の腕部の双方に嵌合することでホルダと前記フレームとの前記腕部の離間方向の相対移動を制限し、かつ前記一対の腕部と前記ホルダとの間の各嵌合部をいずれも隙間嵌めとしたものである。
発光素子及び受光素子の少なくとも一方を、光書込みヘッドに取り付けることで、発光素子及び受光素子の少なくとも一方の位置決め精度を確保できると共に、その配置の自由度を向上させることができる。すなわち、請求項1に記載の構成によれば、発光素子や受光素子を位置決めして取り付けておくための部材を、現像剤収容部の周囲に別途配設する必要がないので、装置レイアウト上の制約を受けにくくなる。また、光書込みヘッドは光書込み素子の整列方向に渡って構成されているので、発光素子や受光素子をその光書込み素子の整列方向に渡るいずれかの箇所に配設することが可能である。このため、発光素子及び受光素子の配置の自由度が向上する。
また、フレームに設けた一対の腕部とホルダとの間の各嵌合部をいずれも隙間嵌めとすることにより、フレームを変形させずに、発光素子及び受光素子の少なくとも一方を光書込みヘッドに取り付けることができる。これにより、フレームが変形することによって感光体に対する光書込みヘッドの焦点距離がずれることがないので、光書込みヘッドの焦点距離を高精度に保持でき、画質の低下を防止できる。
請求項の発明は、請求項に記載の画像形成装置において、前記ホルダに、前記腕部の離間方向に離間した一対の脚部を設け、両脚部を前記フレームの一対の腕部の内側に嵌合させ、両脚部の腕部と嵌合する嵌合面間の距離をD1、両腕部の脚部と嵌合する嵌合面間の距離をD2として、D1≦D2に設定したものである。
両脚部を一対の腕部の内側に嵌合させた構成において、上記D1とD2をD1≦D2となるように設定することにより、一対の腕部と両脚部との間の各嵌合部をいずれも隙間嵌めとすることができる。
請求項の発明は、請求項に記載の画像形成装置において、前記ホルダに、前記腕部の離間方向に離間した一対の脚部を設け、両脚部を前記フレームの一対の腕部の外側に嵌合させ、両脚部の腕部と嵌合する嵌合面間の距離をD1、両腕部の脚部と嵌合する嵌合面間の距離をD2として、D1≧D2に設定したものである。
両脚部を一対の腕部の外側に嵌合させた構成において、上記D1とD2をD1≧D2となるように設定することにより、一対の腕部と両脚部との間の各嵌合部をいずれも隙間嵌めとすることができる。
請求項の発明は、請求項からのいずれか1項に記載の画像形成装置において、前記腕部の離間方向をX軸方向として、これに直交するY軸方向及びZ軸方向における前記ホルダと前記フレームとの相対移動を、ホルダとフレームのうち一方に設けた爪部と他方に設けた切り欠きとの係合でそれぞれ制限したものである。
爪部と切り欠きとの係合によって、ホルダとフレームとのY軸方向及びZ軸方向の相対移動を制限することにより、ホルダのフレームからの脱落を防止できるようになる。また、これにより、フレームに対するホルダの取付位置の安定化も図れるので、ホルダで保持する発光素子及び受光素子の少なくとも一方の位置決めを精度良く行うことができ、現像剤量の検知精度を十分に確保することが可能となる。
請求項の発明は、請求項に記載の画像形成装置において、少なくとも一つの前記爪部を、その弾性変形で前記切り欠きに係合させたものである。
これにより、爪部を切り欠きに係合させやすくなる。
請求項の発明は、感光体と、当該感光体に静電潜像を書き込む複数の光書込み素子、及び各光書込み素子を整列状態で保持するフレームを有する光書込みヘッドと、前記感光体に書き込まれた静電潜像を現像剤を用いて顕像化する現像手段と、当該現像手段に供給する現像剤を収納する現像剤収容部と、発光素子及び受光素子を有し、発光素子及び受光素子間の光の透過量に基づいて前記現像剤収容部における現像剤量を検知する現像剤量検知手段とを備える画像形成装置において、前記フレームに、一端が自由端を成す腕部を設け、前記発光素子及び前記受光素子の少なくとも一方をホルダで保持し、当該ホルダを前記腕部に取り付けたものである。
発光素子及び受光素子の少なくとも一方を、光書込みヘッドに取り付けることで、発光素子及び受光素子の少なくとも一方の位置決め精度を確保できると共に、その配置の自由度を向上させることができる。すなわち、請求項6に記載の構成によれば、発光素子や受光素子を位置決めして取り付けておくための部材を、現像剤収容部の周囲に別途配設する必要がないので、装置レイアウト上の制約を受けにくくなる。また、光書込みヘッドは光書込み素子の整列方向に渡って構成されているので、発光素子や受光素子をその光書込み素子の整列方向に渡るいずれかの箇所に配設することが可能である。このため、発光素子及び受光素子の配置の自由度が向上する。
また、発光素子及び受光素子の少なくとも一方をフレームの腕部に取り付けることにより、その取付によってフレームが変形することがない。従って、この場合、フレームの変形に伴う感光体への光書込みヘッドの焦点距離のずれが生じないので、光書込みヘッドの焦点距離を高精度に保持することができ、画質の低下を防止できる。
請求項の発明は、請求項に記載の画像形成装置において、前記ホルダに、互いに離間する一対の脚部を設け、両脚部の間に前記フレームの腕部を嵌合することで前記ホルダと前記フレームとの前記脚部の離間方向の相対移動を制限したものである。
ホルダに設けた一対の脚部の間にフレームの腕部を嵌合することで、フレームを変形させずに、発光素子及び受光素子の少なくとも一方をフレームの腕部に取り付けることができる。
請求項の発明は、請求項に記載の画像形成装置において、前記脚部の離間方向をX軸方向として、これに直交するY軸方向及びZ軸方向における前記ホルダと前記フレームとの相対移動を、ホルダとフレームのうち一方に設けた爪部と他方に設けた切り欠きとの係合でそれぞれ制限したものである。
爪部と切り欠きとの係合によって、ホルダとフレームとのY軸方向及びZ軸方向の相対移動を制限することにより、ホルダのフレームからの脱落を防止できるようになる。また、これにより、フレームに対するホルダの取付位置の安定化も図れるので、ホルダで保持する発光素子及び受光素子の少なくとも一方の位置決めを精度良く行うことができ、現像剤量の検知精度を十分に確保することが可能となる。
請求項の発明は、請求項に記載の画像形成装置において、少なくとも一つの前記爪部を、その弾性変形で前記切り欠きに係合させたものである。
これにより、爪部を切り欠きに係合させやすくなる。
請求項10の発明は、感光体と、当該感光体に静電潜像を書き込む複数の光書込み素子、及び各光書込み素子を整列状態で保持するフレームを有する光書込みヘッドと、前記感光体に書き込まれた静電潜像を現像剤を用いて顕像化する現像手段と、当該現像手段に供給する現像剤を収納する現像剤収容部と、発光素子及び受光素子を有し、発光素子及び受光素子間の光の透過量に基づいて前記現像剤収容部における現像剤量を検知する現像剤量検知手段とを備える画像形成装置において、前記フレームに一端が自由端を成す腕部を設け、前記発光素子及び前記受光素子の少なくとも一方を回路基板で保持し、前記回路基板を前記腕部に取り付けたものである。
発光素子及び受光素子の少なくとも一方を、光書込みヘッドに取り付けることで、発光素子及び受光素子の少なくとも一方の位置決め精度を確保できると共に、その配置の自由度を向上させることができる。すなわち、請求項10に記載の構成によれば、発光素子や受光素子を位置決めして取り付けておくための部材を、現像剤収容部の周囲に別途配設する必要がないので、装置レイアウト上の制約を受けにくくなる。また、光書込みヘッドは光書込み素子の整列方向に渡って構成されているので、発光素子や受光素子をその光書込み素子の整列方向に渡るいずれかの箇所に配設することが可能である。このため、発光素子及び受光素子の配置の自由度が向上する。
また、発光素子及び受光素子の少なくとも一方をフレームの腕部に取り付けることにより、その取付によってフレームが変形することがない。従って、この場合も、フレームの変形に伴う感光体への光書込みヘッドの焦点距離のずれが生じないので、光書込みヘッドの焦点距離を高精度に保持することができ、画質の低下を防止できる。
請求項11の発明は、請求項10に記載の画像形成装置において、前記腕部を含むフレームを金属製とし、当該腕部と前記回路基板との間に絶縁材を介在させたものである。
金属製の腕部と回路基板との間に絶縁材を介在させることで、ショートの発生を防止できるようになる。
請求項12の発明は、感光体と、当該感光体に静電潜像を書き込む複数の光書込み素子、及び各光書込み素子を整列状態で保持するフレームを有する光書込みヘッドと、前記感光体に書き込まれた静電潜像を現像剤を用いて顕像化する現像手段と、当該現像手段に供給する現像剤を収納する現像剤収容部と、発光素子及び受光素子を有し、発光素子及び受光素子間の光の透過量に基づいて前記現像剤収容部における現像剤量を検知する現像剤量検知手段とを備える画像形成装置において、前記現像剤収容部を前記感光体の上方に配置し、前記発光素子及び前記受光素子の少なくとも一方を、前記光書込みヘッドに取り付けたものである。
このような構成の画像形成装置においても、本発明の構成を適用することにより、発光素子及び受光素子の配置の自由度を向上させることができるので、発光素子及び受光素子の少なくとも一方を所望の位置に配置できるようになる。
本発明によれば、発光素子及び受光素子の配置の自由度を向上させることができる。これにより、発光素子及び受光素子の少なくとも一方を、現像剤量の検知に好ましい位置に配設することができるようになり、検知精度が向上する。また、本発明を適用することで、従来のように所望の検知位置で現像剤量を検知するために導光部材を長く配設する必要もないので、低コストで精度の良い現像剤量の検知を実現することが可能となる。
本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図である。 画像形成装置本体に設けたプロセスユニットの構成を示す概略断面図である。 現像装置のハウジングの上部を開口した状態を示す図である。 発光素子、受光素子、及び各導光部材の平面図である。 発光素子及び受光素子を光書込みヘッドに取り付けた状態を示す斜視図である。 フレームが押し広げられて変形した状態を示す横断面図である。 フレームが狭められて変形した状態を示す横断面図である。 本発明の第1実施形態に係る現像剤量検知手段の取付構造を示す横断面図である。 本発明の第1実施形態に係る現像剤量検知手段の取付構造を示す要部拡大断面図である。 本発明の第1実施形態に係る現像剤量検知手段の取付構造を示す正面図である。 本発明の第1実施形態に係る現像剤量検知手段の取付構造を示す要部拡大断面図である。 本発明の第2実施形態に係る現像剤量検知手段の取付構造を示す横断面図である。 本発明の第2実施形態に係る現像剤量検知手段の取付構造を示す要部拡大断面図である。 本発明の第3実施形態に係る現像剤量検知手段の取付構造を示す横断面図である。 本発明の第4実施形態に係る現像剤量検知手段の取付構造を示す斜視図である。 本発明の第4実施形態に係る現像剤量検知手段の取付構造を示す横断面図である。 本発明の第5実施形態に係る現像剤量検知手段の取付構造を示す斜視図である。 本発明の第5実施形態に係る現像剤量検知手段の取付構造を示す横断面図である。
以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。
まず、図1を参照して、本発明を適用する画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図1に示す画像形成装置は、カラーレーザープリンタであり、その装置本体100には、画像形成ユニットとしての4つのプロセスユニット1Y,1M,1C,1Kが着脱可能に装着されている。各プロセスユニット1Y,1M,1C,1Kは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。なお、本実施形態では、現像剤としてトナーとキャリアから成る二成分現像剤を用いている。
具体的には、各プロセスユニット1Y,1M,1C,1Kは、潜像担持体としてのドラム状の感光体2と、感光体2の表面を帯電させる帯電装置3と、感光体2の表面にトナーを供給する現像装置4と、感光体2の表面をクリーニングするためのクリーニング装置5などで構成されている。なお、図1では、ブラックのプロセスユニット1Kが備える感光体2、帯電装置3、現像装置4、クリーニング装置5のみに符号を付しており、その他のプロセスユニット1Y,1M,1Cにおいては符号を省略している。
各プロセスユニット1Y,1M,1C,1Kが有する各感光体2の図の上方には、それぞれ、感光体2の表面に静電潜像を書き込む光書込みヘッド6が配設されている。光書き込みヘッド6は、感光体2の長手方向に沿って配列した複数の光書込み素子と、各光書込み素子に対応して配設された複数のロッドレンズ等を有する。ロッドレンズは、光書込み素子と感光体2の表面との間に配設されており、光書込み素子から照射された光がロッドレンズを介して感光体2の表面に照射されるようになっている。ここでは、光書込み素子としてLEDを用いているが、LED以外に、有機EL素子などを用いてもよい。また、感光体2の表面に対する光書込みヘッド6の焦点距離は、所定の焦点距離に対して±60μm程度の高精度に設定する必要があるため、光書込みヘッド6は、感光体2の図示しない筐体や、感光体2と光書込みヘッド6との間に設けられた図示しないスペーサにより、精度良く位置決めされている。
また、各感光体2の図の下方には、転写装置7が配設されている。転写装置7は、転写体としての無端状のベルトから構成される中間転写ベルト8を有する。中間転写ベルト8は、支持部材としての駆動ローラ9と従動ローラ10に張架されており、駆動ローラ9が図の反時計回りに回転することによって、中間転写ベルト8は図の矢印に示す方向に周回走行(回転)するように構成されている。また、中間転写ベルト8の図の右端側の外周面には、中間転写ベルト8の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置13が配設されている。
4つの感光体2に対向した位置に、一次転写手段としての4つの一次転写ローラ11が配設されている。各一次転写ローラ11はそれぞれの位置で中間転写ベルト8の内周面を押圧しており、中間転写ベルト8の押圧された部分と各感光体2とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。各一次転写ローラ11は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が一次転写ローラ11に印加されるようになっている。なお、一次転写ローラ11の代わりに、転写チャージャーや転写ブラシ等を採用してもよい。
また、駆動ローラ9に対向した位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ12が配設されている。この二次転写ローラ12は中間転写ベルト8の外周面を押圧しており、二次転写ローラ12と中間転写ベルト8とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。二次転写ローラ12は、一次転写ローラ11と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が二次転写ローラ12に印加されるようになっている。
画像形成装置本体100の下部には、紙やOHPシート等の記録媒体Pを収容した給紙カセット14が配設されている。給紙カセット14には、収容されている記録媒体Pを送り出す給紙ローラ15が設けてある。一方、画像形成装置本体100の上部には、記録媒体を外部へ排出するための一対の排紙ローラ16と、排出された記録媒体をスタックするための排紙トレイ17とが配設されている。また、上記二次転写ニップの位置よりも図の上方には、定着装置18が配設されている。定着装置18は、図示しないハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ18aと、これに対し所定の圧力で当接しながら回転する加圧ローラ18b等を有する。
また、画像形成装置本体100内には、上記給紙カセット14から二次転写ニップを通って排紙トレイ17へ記録媒体Pを搬送するための用紙搬送路が形成されている。この用紙搬送路は、給紙カセット14から二次転写ローラ12に至るまでの給紙後搬送路19と、二次転写ローラ12から定着装置18に至るまでの転写後搬送路20と、定着装置18から排紙ローラ16までの定着後搬送路21及び排紙路22とから成る。給紙後搬送路19の末端付近には、一対のレジストローラ23が配設されている。
上記画像形成装置は以下のように動作する。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット1Y,1M,1C,1Kの感光体2が図の時計回りに回転駆動され、帯電装置3によって各感光体2の表面が所定の極性に一様に帯電される。図示しない読取装置によって読み取られた原稿の画像情報に基づいて、各感光体の帯電面に光書込みヘッド6によって静電潜像が書き込まれる。このとき、各感光体2に書き込まれる画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体2上に形成された静電潜像に、各現像装置4によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化(可視像化)される。
中間転写ベルト8を張架する駆動ローラ9が回転駆動し、中間転写ベルト8を図の矢印の方向に周回走行させる。また、各一次転写ローラ11に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ11と各感光体2との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各感光体2上の各色のトナー画像が、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト8上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト8はその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。また、中間転写ベルト8に転写しきれなかった各感光体2上のトナーは、クリーニング装置5によって除去される。
また、作像動作が開始されると、給紙ローラ15が回転して、給紙カセット14から記録媒体Pが給紙後搬送路19に向けて送り出される。送り出された記録媒体Pは、レジストローラ23によってタイミングを計られて、二次転写ローラ12と中間転写ベルト8との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ12には、中間転写ベルト8上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト8上のトナー画像が記録媒体P上に一括して転写される。また、このとき中間転写ベルト8上に残留するトナーは、ベルトクリーニング装置13によって除去される。
その後、記録媒体Pは転写後搬送路20を経由して定着装置18に送り込まれる。転写装置18では、記録媒体Pが定着ローラ18aと加圧ローラ18bとによって挟まれつつ搬送される。このとき、記録媒体Pに熱と圧力が与えられることにより、記録媒体P上のトナーが軟化して定着される。そして、定着装置18から排出された記録媒体Pは、定着後搬送路21、排紙路22を通過して、排紙ローラ16により機外へと排出され、排紙トレイ17にスタックされる。
以上の説明は、記録媒体にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、4つのプロセスユニット1Y,1M,1C,1Kのいずれか1つを使用して単色画像を形成したり、2つ又は3つのプロセスユニットを使用して、2色又は3色の画像を形成したりすることも可能である。
図2は、上記プロセスユニットの概略構成図である。
図2に示すように、現像装置4は、現像剤により感光体2上の静電潜像を顕像化する現像部24と、現像部24に供給するための現像剤を収容する現像剤収容部25とを有する。現像部24には、現像剤を担持する現像剤担持体(又は現像手段)としての現像ローラ26と、現像ローラ26に現像剤を供給する現像剤供給部材としての供給ローラ27と、現像ローラ26上に担持された現像剤を薄層化する層規制部材としての薄層化ブレード28と、現像剤撹拌部材としての撹拌パドル29とが配設されている。また、現像部24の上方に配設されている現像剤収容部25には、現像剤撹拌部材としてのアジテータ30等が配設されている。
現像装置4は、以下のように動作する。
アジテータ30や撹拌パドル29が回転すると、現像剤収容部25内の現像剤は撹拌されながら自重によって供給ローラ27側へ移動する。供給ローラ27は、金属製の芯金と、これの表面に被覆された発泡樹脂等から成るローラ部とを有しており、ローラ部の表面に現像剤を付着させながら回転する。供給ローラ27の表面に付着した現像剤は、現像ローラ26と供給ローラ27との当接部で現像ローラ26の表面に供給され担持される。現像ローラ26の表面に担持された現像剤は、現像ローラ26の回転に伴って薄層化ブレード28と現像ローラ26との当接位置を通過する際に、現像ローラ26上で層厚が規制され薄層化される。そして、薄層化された現像剤は、現像ローラ26と感光体2との当接部である現像領域において、感光体2上の静電潜像に付着する。これにより、静電潜像が顕像化されトナー画像が形成される。
また、図2に示すように、光書込みヘッド6には、現像剤量検知手段31が取り付けられている。現像剤量検知手段31は、光学素子を用いて現像剤収容部25内の現像剤量を検知するものであり、像剤収容部25には、現像剤量検知手段31の光学素子から発せられる光を導く導光手段32が設けてある。
以下、この導光手段32及び現像剤量検知手段31の構成について詳しく説明する。
図3は、現像装置のハウジングの上部を開口した状態を示す図である。
図3に示すように、現像剤量検知手段31は、発光素子33と受光素子34とを有する。また、現像剤収容部25に設けられた導光手段32は、第1の導光部材35と第2の導光部材36とを有している。第1及び第2の導光部材35,36は、光透過性の材料を用いて形成されている。各導光部材35,36を樹脂で形成する場合は、透明度の高いアクリルやポリカーボネートなどが適当である。また、導光部材として、より良好な光学特性が得られる強化ガラスなどを用いることも可能である。あるいは、各導光部材35,36を光ファイバーで構成することもできる。この場合、光路の設計自由度が向上するといった利点がある。
図4に示すように、第1及び第2の導光部材35,36のそれぞれの一端部35a,36aは、現像装置4のハウジング37から外部に露出している。第1の導光部材35の露出した端部35aは発光素子33に対向して配設され、第2の導光部材36の露出した端部36aは受光素子34に対向して配設される。また、各導光部材35,36の互いに対向する他端部35b、36bの間には所定の間隔が設けられている。
発光素子33から発した光は、第1の導光部材35の露出する端部35aから入り、反射された後、反対側の端部35bから出て、それと対向する第2の導光部材36の端部36bへ入る。そして、第2の導光部材36に入った光は、反射されて、反対側の端部36aから出て受光素子34に到達するようになっている。
ここで、現像剤収容部25内に現像剤が十分に存在する状態では、各導光部材35,36の対向する端部35b,36bの間(隙間)に現像剤が存在することにより、光が遮断されるため、受光素子34には光が到達しない。しかし、印刷などで現像剤が消費され、現像剤収容部25内に収容されている現像剤の上面が各導光部材35,36の位置よりも低下すると、各導光部材35,36の対向する端部35b,36bの間(隙間)に現像剤が存在しなくなるので、受光素子34まで光が到達するようになる。このときの受光素子34での出力値を検出することで、現像剤収容部25内の現像剤の上面が導光部材35,36よりも下回っていることを検知できる仕組みとなっている。
図5は、発光素子及び受光素子を光書込みヘッドに取り付けた状態を示す図である。
図5に示すように、光書込みヘッド6は、複数の光書込み素子及び複数のロッドレンズを感光体の長手方向に整列状態に配設した回路基板部38と、その回路基板部38を囲むように保持するコの字形状のフレーム39とを有する。すなわち、フレーム39は、一端が自由端を成す一対の腕部39aを互いに離間した状態で有しており、これら腕部39aの間に回路基板部38を介在させている。本実施形態のフレーム39は、板金をコの字にプレス加工して構成したものであるが、アルミダイキャストなどでフレーム39を構成してもよい。また、発光素子33及び受光素子34は、導電パターン等を設けた回路基板40に取り付けられており、さらに、回路基板40はフレーム39に取り付けられるホルダ41によって保持されている。
ところで、図6に示すように、発光素子33及び受光素子34を保持するホルダ41を、光書込みヘッド6のフレーム39に取り付ける際、フレーム39がホルダ41によって押し広げられるように変形すると、感光体2に対する光書込みヘッド6の焦点距離がずれ、感光体2上に形成される静電潜像のドットが乱れて画質が低下するという問題が発生する。
また、図7に示すように、フレーム39がホルダ41によって狭められるように変形した場合も、同様に、感光体2に対する光書込みヘッド6の焦点距離がずれ、画質が低下する。
従って、光書込みヘッド6の焦点距離を精度良く設定するには、現像剤量検知手段31(発光素子33及び受光素子34)の光書込みヘッド6への取り付けによってフレーム39が変形しないようにしなければならない。
図8〜図11は、本発明の第1実施形態に係る現像剤量検知手段の取付構造を示す図である。
図8に示すように、ホルダ41の下面には、下方に突出した一対の脚部41aが設けてあり、両脚部41aはフレーム39の一対の腕部39aの離間方向(図の横方向)と同じ方向に互いに離間している。図8に示す状態では、両脚部41aが一対の腕部39aの内側に嵌合しており、これにより、ホルダ41とフレーム39との腕部39aの離間方向の相対移動が制限されている。
また、一対の腕部39aの内側に両脚部41aを嵌合させた状態では、各腕部39aと各脚部41aとの間の各嵌合部はいずれも隙間嵌めとなるようにしている。すなわち、図9に示すように、両脚部41aの腕部39aと嵌合する嵌合面(外側面)410間の距離をD1、両腕部39aの脚部41aと嵌合する嵌合面(内側面)390間の距離をD2とすると、D1≦D2となるように設定している。
このように、本実施形態では、D1≦D2となるように設定することで、各腕部39aと各脚部41aとの嵌合面390,410間に隙間を設け、一対の脚部41aを一対の腕部39aの内側に嵌合した場合でも、両腕部39aの間隔が脚部41aによって押し広げられてフレーム39が変形することがないようにしている。
また、腕部39aの嵌合面390と脚部41aの嵌合面410との間の間隔D3は、0.1mm≦D3≦0.5mmであることが好ましい。D3<0.1mmとなると、嵌合面390,410間の隙間が小さくなりすぎて、フレーム39に対してホルダ41を取り付けにくくなるからである。また、0.5mm<D3となると、嵌合面390,410間のガタが、上記現像剤量検知手段31の検知精度の許容範囲を超える虞がある。このため、上記のように、0.1mm≦D3≦0.5mmに設定することで、ホルダ41の取付容易性と現像剤量の検知精度の両方を確保することが可能となる。
また、図8に示すように、ホルダ41の各脚部41aの先端には、それぞれ外側に突出した爪部41bが設けられている。一方、一対の腕部39aには、各爪部41bを挿入可能な切り欠き39bが形成されている。本実施形態では、この切り欠き39bをフレーム39の長手方向に渡って複数形成しており(図5参照)、それに対応して爪部41bも複数設けている。
図10に示すように、切り欠き39bは2種類形成されている。具体的には、図の右側に示すL字型に形成された切り欠き39b1と、図の左側に示す四角形に形成された切り欠き39b2である。以下、便宜的にL字型の切り欠き39b1を「第1切り欠き」と呼び、四角形の切り欠き39b2を「第2切り欠き」と呼ぶことにする。
上記第1切り欠き39b1と第2切り欠き39b2とに、爪部41bを挿入するには、まず、第1切り欠き39b1の上部開口部の位置に爪部41bを合わせ、その状態でホルダ41をフレーム39に対して降下させる(図10の二点鎖線に示す状態)。この動作によって、第1切り欠き39b1内に爪部41bが挿入される。一方、第2切り欠き39b2に対しては、爪部41bがフレーム39の長手方向にずれた位置にあるので、第2切り欠き39b2内には爪部41bは挿入されていない。この状態では、図11(a)に示すように、爪部41bがフレーム39の内面に当たることで爪部41b及び脚部41aが弾性変形している。
次に、ホルダ41を図10の右側に動かし、爪部41bを第1切り欠き39b1の奥側に移動させる。これにより、第1切り欠き39b1と爪部41bとの係合によって、フレーム39に対するホルダ41の上方への移動が制限される。また、このときのホルダ41の移動により、第2切り欠き39b2にも爪部41bが挿入される。詳しくは、上記のように弾性変形していた脚部41a及び爪部41bが、第2切り欠き39b2の位置に到達したときに、図11(b)に示すように弾性復帰することにより、爪部41bが第2切り欠き39b2内に挿入される。これにより、第2切り欠き39b2と爪部41bとの係合によって、フレーム39の長手方向へのホルダ41の移動が制限される。
このように、第1切り欠き39b1及び第2切り欠き39b2に、爪部41bが係合することにより、フレーム39に対するホルダ41の上方向と長手方向の2方向の移動が制限される。言い換えれば、図5において、フレーム39の一対の腕部39aの離間方向をX軸方向とすると、これに直交するY軸方向及びZ軸方向におけるホルダ41とフレーム39との相対移動が、各爪部41bと各切り欠き39b1,39b2との係合によって制限される。これにより、ホルダ41のフレーム39からの脱落を防止できるようになる。また、フレーム39に対するホルダ41の取付位置の安定化も図れるので、発光素子33及び受光素子34を精度良く位置決めでき、上記現像剤量検知手段31の検知精度を十分に確保することが可能となる。なお、図8〜図11に示す構成とは反対に、爪部41bをフレーム39に設け、切り欠き39bをホルダ41に設ける構成とすることも可能である。
図12及び図13は、本発明の第2実施形態に係る現像剤量検知手段の取付構造を示す図である。
図12に示すように、第2実施形態では、上記第1実施形態と異なり、ホルダ41に設けた一対の脚部41aを一対の腕部39aの外側に嵌合させている。ただし、この場合も、各腕部39aと各脚部41aとの間の各嵌合部はいずれも隙間嵌めとなっている。すなわち、この場合は、図13において、両脚部41aの腕部39aと嵌合する嵌合面(内側面)410間の距離をD1、両腕部39aの脚部41aと嵌合する嵌合面(外側面)390間の距離をD2とすると、D1≧D2となるように設定している。これにより、一対の脚部41aを一対の腕部39aの外側に嵌合した場合でも、両腕部39aの間隔が狭められるようにフレーム39が変形することはない。
また、上記と同様に、ホルダ41の取付容易性と現像剤量の検知精度の両方を確保する観点から、腕部39aの嵌合面390と脚部41aの嵌合面410との間の間隔D3は、0.1mm≦D3≦0.5mmに設定されることが好ましい。
また、第2実施形態においても、ホルダ41の各脚部41aの先端に爪部41bを設け、一対の腕部39aには切り欠き39bを形成している。切り欠き39bは、上記第1実施形態と同様に2種類(上記第1切り欠き39b1と第2切り欠き39b2)あり、各種切り欠き39bに爪部41bを挿入して係合させることで、ホルダ41とフレーム39との上記Y軸方向及びZ軸方向の相対移動を制限するようにしている。なお、各種切り欠き39bに対する爪部41bの挿入方法や、その他の構成については、基本的に第1実施形態で説明したのと同様であるので、それらの説明は省略する。
図14は、本発明の第3実施形態に係る現像剤量検知手段の取付構造を示す図である。
図14に示す第3実施形態では、ホルダ41に互いに離間する一対の脚部41aを設け、両脚部41aの間にフレーム39の片方の腕部39aを挟んで嵌合している。この場合、ホルダ41は片方の腕部39aだけに取り付けられるので、ホルダ41を取り付けても、フレーム39が押し広げられたり狭められたりして変形することはない。
上記のように、一対の脚部41aで腕部39aを挟むことにより、ホルダ41とフレーム39との脚部41aの離間方向の相対移動は制限される。また、この相対移動の制限方向をX軸方向とすると、これに直交するY軸方向とZ軸方向の相対移動は、脚部41aに設けた爪部41bと腕部39aに形成した切り欠き39bとの係合によって制限される。すなわち、第3実施形態においても、上記第1実施形態や第2実施形態と同様に、切り欠き39bは2種類(上記第1切り欠き39b1と第2切り欠き39b2)あり、各種切り欠き39bに爪部41bを挿入して係合させることで、ホルダ41とフレーム39との上記Y軸方向及びZ軸方向の相対移動を制限するようにしている。
図15及び図16は、本発明の第4実施形態に係る現像剤量検知手段の取付構造を示す図である。
第4実施形態では、フレーム39の一対の腕部39aの片方を上方に延伸させて取付部39cを形成し、その取付部39cに発光素子33及び受光素子34を保持する回路基板40を取り付けている。ここでは、回路基板40を両面粘着テープ等の粘着部材42で取付部39cに貼り付けているが(図16参照)、接着剤等により回路基板40を取付部39cに接着してもよい。また、フレーム39が金属製である場合は、回路基板40をフレーム39に直接取り付けるとショートする虞がある。その場合、回路基板40とフレーム39(取付部39c)との間に絶縁材43を介在させることにより(図16参照)、ショートの発生を防止できる。
また、図17及び図18は、本発明の第5実施形態に係る現像剤量検知手段の取付構造を示す図である。
第5実施形態は、上記第4実施形態とほぼ同様の構成であるが、取付部39cへの回路基板44の取付をネジ等の締結部材44で行っている点で異なっている。
このように、図15及び図16に示す第4実施形態、図17及び図18に示す第5実施形態は、片方の腕部39aに回路基板40を取り付ける構成であるので、この回路基板40の取付によって、フレーム39が押し広げられたり狭められたりするような力が加わることはない。
以上のように、本発明によれば、高精度に位置決めがされている光書込みヘッド6に、現像剤量検知手段31(発光素子33及び受光素子34)を取り付けることで、現像剤量検知手段31の位置決め精度を確保できると共に、その配置の自由度を向上させることができる。すなわち、本発明によれば、現像剤量検知手段31を位置決めして取り付けておくための部材を、現像剤収容部の周囲に別途配設する必要がないので、装置レイアウト上の制約を受けにくくなる。また、光書込みヘッド6は光書込み素子の整列方向に渡って長手状に構成されているので、現像剤量検知手段31をその光書込み素子の整列方向に渡るいずれかの箇所に配設することが可能である。このため、現像剤量検知手段31の配置の自由度が向上する。
例えば、図1に示すように、現像装置4が感光体2の上側に配設されている画像形成装置においては、これまで、現像装置4の長手方向端部側にある画像形成装置の側壁に現像剤量検知手段31を取り付けなければならない制約があったが、本発明によれば、現像剤量検知手段31を、光書込みヘッド6上、すなわち、現像装置4の長手方向のいずれかの箇所に配設することが可能となる。これにより、現像剤量検知手段31を、現像剤収容部の長手方向中央部に対応した位置など、現像剤量の検知に好ましい位置を適宜選択して配設することができるようになり、検知精度を向上させることができる。また、本発明を適用することで、従来のように所望の検知位置で現像剤量を検知するために導光部材を長く形成する必要もないので、低コストで精度の良い現像剤量の検知を実現することが可能となる。
さらに、本発明において、上述の各実施形態に係る現像剤量検知手段31の取付構造を採用することにより、光書込みヘッド6への現像剤量検知手段31の取付によって、光書込みヘッド6のフレーム39が変形することがないので、感光体2に対する光書込みヘッド6の焦点距離を高精度に保持することができ、画質の低下を防止することが可能となる。
なお、本発明の構成は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることが可能である。
上述の実施形態では、1つの光書込みヘッド6に発光素子33と受光素子34の両方を取り付けているが、それらのうちの一方のみを光書込みヘッド6に取り付け、他方を他の箇所に取り付けてもよい。また、発光素子33と受光素子34とを、別々の光書込みヘッド6に取り付けてもよい。
また、本発明の構成は、図1に示すような4つのプロセスユニットを横方向に並べた4色タンデム型の電子写真方式の画像形成装置に適用する場合に限らない。1色のみ使用するモノクロ画像形成装置や、5色以上の色を使用するカラー画像形成装置、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等にも、本発明の構成を適用可能である。また、プロセスユニットは縦方向に並べて配設されていてもよく、中間転写ベルトや定着装置等のその他の装置の配置も適宜変更可能である。
また、本発明に係る画像形成装置は、現像剤収容部を有する現像装置と感光体等を一体的に構成したプロセスユニットを備えるものに限らず、現像剤収容部を一体的に有する現像装置のみを単独で着脱可能に構成した現像ユニット、あるいは現像剤収容部のみを単独で着脱可能に構成した現像剤収容器を備えるものであってもよい。
また、上述の実施形態では、現像剤としてトナーとキャリアから成る二成分現像剤を用いているが、本発明はこれに限らず、トナーから成る一成分現像剤を用いる画像形成装置にも適用可能である。
2 感光体
4 現像装置
6 光書込みヘッド
25 現像剤収容部
26 現像ローラ(現像手段)
31 現像剤量検知手段
33 発光素子
34 受光素子
39 フレーム
39a 腕部
39b 切り欠き
40 回路基板
41 ホルダ
41a 脚部
41b 爪部
43 絶縁材
特開2007−219269号公報 特許第4358038号公報 特許第4398421号公報

Claims (12)

  1. 感光体と、当該感光体に静電潜像を書き込む複数の光書込み素子、及び各光書込み素子を整列状態で保持するフレームを有する光書込みヘッドと、前記感光体に書き込まれた静電潜像を現像剤を用いて顕像化する現像手段と、当該現像手段に供給する現像剤を収納する現像剤収容部と、発光素子及び受光素子を有し、発光素子及び受光素子間の光の透過量に基づいて前記現像剤収容部における現像剤量を検知する現像剤量検知手段とを備える画像形成装置において、
    前記光書込みヘッドの前記フレームに、一端が自由端を成し、かつ前記光書込み素子を間に介在させた状態で離間した一対の腕部を設け、前記発光素子及び前記受光素子の少なくとも一方をホルダで保持し、当該ホルダを前記一対の腕部の双方に嵌合することでホルダと前記フレームとの前記腕部の離間方向の相対移動を制限し、かつ前記一対の腕部と前記ホルダとの間の各嵌合部をいずれも隙間嵌めとしたことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記ホルダに、前記腕部の離間方向に離間した一対の脚部を設け、両脚部を前記フレームの一対の腕部の内側に嵌合させ、両脚部の腕部と嵌合する嵌合面間の距離をD1、両腕部の脚部と嵌合する嵌合面間の距離をD2として、D1≦D2に設定した請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記ホルダに、前記腕部の離間方向に離間した一対の脚部を設け、両脚部を前記フレームの一対の腕部の外側に嵌合させ、両脚部の腕部と嵌合する嵌合面間の距離をD1、両腕部の脚部と嵌合する嵌合面間の距離をD2として、D1≧D2に設定した請求項に記載の画像形成装置。
  4. 前記腕部の離間方向をX軸方向として、これに直交するY軸方向及びZ軸方向における前記ホルダと前記フレームとの相対移動を、ホルダとフレームのうち一方に設けた爪部と他方に設けた切り欠きとの係合でそれぞれ制限した請求項1から3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  5. 少なくとも一つの前記爪部を、その弾性変形で前記切り欠きに係合させた請求項に記載の画像形成装置。
  6. 感光体と、当該感光体に静電潜像を書き込む複数の光書込み素子、及び各光書込み素子を整列状態で保持するフレームを有する光書込みヘッドと、前記感光体に書き込まれた静電潜像を現像剤を用いて顕像化する現像手段と、当該現像手段に供給する現像剤を収納する現像剤収容部と、発光素子及び受光素子を有し、発光素子及び受光素子間の光の透過量に基づいて前記現像剤収容部における現像剤量を検知する現像剤量検知手段とを備える画像形成装置において、
    前記フレームに、一端が自由端を成す腕部を設け、前記発光素子及び前記受光素子の少なくとも一方をホルダで保持し、当該ホルダを前記腕部に取り付けたことを特徴とする画像形成装置。
  7. 前記ホルダに、互いに離間する一対の脚部を設け、両脚部の間に前記フレームの腕部を嵌合することで前記ホルダと前記フレームとの前記脚部の離間方向の相対移動を制限した請求項に記載の画像形成装置。
  8. 前記脚部の離間方向をX軸方向として、これに直交するY軸方向及びZ軸方向における前記ホルダと前記フレームとの相対移動を、ホルダとフレームのうち一方に設けた爪部と他方に設けた切り欠きとの係合でそれぞれ制限した請求項7に記載の画像形成装置。
  9. 少なくとも一つの前記爪部を、その弾性変形で前記切り欠きに係合させた請求項8に記載の画像形成装置。
  10. 感光体と、当該感光体に静電潜像を書き込む複数の光書込み素子、及び各光書込み素子を整列状態で保持するフレームを有する光書込みヘッドと、前記感光体に書き込まれた静電潜像を現像剤を用いて顕像化する現像手段と、当該現像手段に供給する現像剤を収納する現像剤収容部と、発光素子及び受光素子を有し、発光素子及び受光素子間の光の透過量に基づいて前記現像剤収容部における現像剤量を検知する現像剤量検知手段とを備える画像形成装置において、
    前記フレームに一端が自由端を成す腕部を設け、前記発光素子及び前記受光素子の少なくとも一方を回路基板で保持し、前記回路基板を前記腕部に取り付けたことを特徴とする画像形成装置。
  11. 前記腕部を含むフレームを金属製とし、当該腕部と前記回路基板との間に絶縁材を介在させた請求項10に記載の画像形成装置。
  12. 感光体と、当該感光体に静電潜像を書き込む複数の光書込み素子、及び各光書込み素子を整列状態で保持するフレームを有する光書込みヘッドと、前記感光体に書き込まれた静電潜像を現像剤を用いて顕像化する現像手段と、当該現像手段に供給する現像剤を収納する現像剤収容部と、発光素子及び受光素子を有し、発光素子及び受光素子間の光の透過量に基づいて前記現像剤収容部における現像剤量を検知する現像剤量検知手段とを備える画像形成装置において、
    前記現像剤収容部を前記感光体の上方に配置し、
    前記発光素子及び前記受光素子の少なくとも一方を、前記光書込みヘッドに取り付けたことを特徴とする画像形成装置。
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