JP5769126B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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２の発明は、請求項１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３の発明は、請求項１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４の発明は、請求項１から３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５の発明は、請求項４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６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７の発明は、請求項６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８の発明は、請求項７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９の発明は、請求項８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１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４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６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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