JP2008275962A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のプロセスカートリッジを装置本体に取り外し可能に装着して、記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、プロセスカートリッジの着脱操作に必要な駆動力或いは手動操作力を低減して、ユーザ操作性が良く、また省スペース化、低コスト化を可能にする。
【解決手段】複数のプロセスカートリッジ１１（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）を個々に保持して、各プロセスカートリッジを装置本体に対して画像形成位置に位置付けた第１の位置と、前記画像形成位置から退避させて装置本体に対して装着位置に位置付けた第２の位置とに移動可能な複数の保持部材４１（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）と、前記複数の保持部材を、各保持部材間において時間差をつけて順に前記第１の位置から前記第２の位置、逆に前記第２の位置から前記第１の位置へ移動させる駆動機構と、を有する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、像担持体と前記像担持体に作用する画像形成プロセス手段とを有する複数のプロセスカートリッジ（画像形成ユニット）を装置本体に取り外し可能に装着して、記録媒体に画像を形成する画像形成装置に関する。

上記のような画像形成装置としては、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等の各色成分画像形成用の複数のプロセスカートリッジを用いたタンデム型のカラー電子写真装置が挙げられる。カラー電子写真装置は、カラー電子写真複写機、カラー電子写真プリンタ（カラーレーザープリンタ、カラーＬＥＤプリンタ等）等である。

プロセスカートリッジとは、電子写真方式の場合は、像担持体としての電子写真感光体と、この電子写真感光体に作用する画像形成プロセス手段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の装置本体に着脱可能なものである。前記画像形成プロセス手段は、例えば、感光体を一様に帯電する帯電手段、感光体に形成された静電像をトナー像として現像する現像手段、トナー像転写後の感光体に残留したトナーを除去するクリーニング手段、の少なくとも１つである。装置本体とは、プロセスカートリッジを除いた画像形成装置部分である。

プロセスカートリッジは、使用者自身によって装置本体に対する着脱を行うことができる。したがって、画像形成装置のメンテナンスをサービスマンによらずに、使用者自身で行うことができる。

特許文献１には、４つのプロセスカートリッジ（感光体ユニット）の装置本体に対する着脱構成として次のような構成が記載されている。即ち、４つ全てのプロセスカートリッジを、操作レバーの回動操作に連動して上下動可能とした共通の保持部材に支持させる。そして、操作レバーの一方向への回動操作に連動する保持部材の下降移動により、４つ全てのプロセスカートリッジを装置本体内における画像形成位置に移動させて位置決め状態に保持させる。また、操作レバーの逆方向への回動操作に連動する保持部材の上昇移動により４つ全てのプロセスカートリッジを画像形成位置から装置本体に対して装着位置へ移動させる。
特開２００２−６２７８２号公報

しかし、プロセスカートリッジは、例えばＡ３サイズに対応したものだと、１つだけでも２〜３ｋｇの重さがある。そのため、上記構成のように４つ全てのプロセスカートリッジを支持させた共通の保持部材を移動させるには大きな力が必要になる。したがって、特許文献１のように、手動の操作レバーにより移動する構成では、大きな操作力が必要で、ユーザ（使用者）の負担が大きくなってしまうという課題がある。また、モータ等の駆動源で移動する構成にする場合であっても、駆動力の高いモータを用いるか、高い減速比の駆動ギア列を用いて駆動手段を構成する必要があり、スペースが大きく、コストアップになってしまうという課題があった。

そこで、本発明の目的は、プロセスカートリッジの移動を行う際の負荷を低減すること可能にした画像形成装置を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、像担持体を有する第一の画像形成ユニットと、像担持体を有する第二の画像形成ユニットと、画像形成装置に装着されるときの装着位置から画像形成が行われるときの画像形成位置へ第一の画像形成ユニットと第二の画像形成ユニットとを移動させる移動手段と、を有する画像形成装置において、第一の画像形成ユニットの前記移動の開始タイミングと第二の画像形成ユニットの前記移動の開始タイミングとを異ならせることを特徴とする。

本発明によれば、複数の画像形成ユニットを移動させる構成において、画像形成ユニットの移動を行う際の負荷を低減することができる。

《画像形成装置の全体的な概略構成》
本実施例における画像形成装置は、複数の画像形成ユニット、ここでは４つの画像形成ユニットを有する電子写真フルカラープリンタである。図１はその画像形成装置の縦断正面模式図である。図２は画像形成装置の外観斜視図である。図３は開閉扉を開いて、１つの画像形成ユニットを挿入又は抜き出している途中状態を示した画像形成装置の外観斜視図である。

この画像形成装置１は、該装置の制御手段である制御回路部（ＣＰＵ）Ａと通信可能に接続した外部のホスト装置Ｂから入力する電気的画像情報に対応したフルカラー画像又はモノクロ画像を記録媒体としての記録材Ｐに形成して出力することができる。ホスト装置Ｂはコンピュータ・イメージリーダー等である。制御回路部Ａは、ホスト装置Ｂとの電気的信号の授受、画像形成プロセス機器との電気的信号の授受をして、作像シーケンス制御を実行する。

ここで、画像形成装置１に関して、正面又は手前側（前側）とは開閉扉２を配設した側である。奥側（後側）とはそれとは反対側である。左右とは装置を正面から見て左又は右である。装置本体とは、画像形成ユニットを除いた画像形成装置部分である。

図１において、４は中間転写ベルトユニット（ベルト状の転写手段、転写搬送手段）である。このユニット４は、装置内の右側に配設した２次転写内ローラ５と、装置内の左側に配設した従動ローラ６と、従動ローラ寄りに配設したテンションローラ７と、この３本のローラ間に掛け回した中間転写ベルト８と、を有する。中間転写ベルト（以下、ベルトと略記する）８は、誘電体製で、フレキシブルなエンドレスベルトである。上記３本のローラ５・６・７は回転軸線方向を前後方向にして並行に配設されている。テンションローラ７は上方へ移動付勢されていてベルト８に張りを与えている。ベルト８は２次転写内ローラ５が回転駆動されることで、矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。従動ローラ６と２次転写内ローラ５との間の下行側のベルト部分の内側にはベルト移動方向に沿って左側から右側に順に所定の間隔をあけて第１から第４の４本の１次転写ローラ（１次転写手段）９が回転軸線方向を前後方向にして並行に配設されている。従動ローラ６のベルト懸回部の外側にはベルト８の外面を清掃するベルトクリーニング器１０が配設されている。

ベルト８の下側には、複数の画像形成ユニットが並列に配設されている。本実施例の装置では、従動ローラ６と２次転写内ローラ５との間の下行側のベルト部分の移動方向に沿って左側から右側に順に４つの画像形成ユニット１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋが配設されている。

画像形成ユニット１１Ｙを第一の画像形成ユニット、画像形成ユニット１１Ｍを第二の画像形成ユニット、画像形成ユニット１１Ｃを第三の画像形成ユニット、画像形成ユニット１１Ｋを第四の画像形成ユニットとする。各画像形成ユニットは、それぞれ、トナー像が形成される像担持体を有しており、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジである。以下、カートリッジと略記する。各カートリッジの装置本体３に対する着脱構成については後述する。

中間転写ベルトユニット４は、第一、第二、第三、第四のカートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋに渡って配置されていて、各カートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋの像担持体と接触して画像を転写するベルト状の転写手段である。各カートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋは画像形成装置の鉛直方向において、上記の中間転写ベルトユニット４の下方に配置されている。

各カートリッジは何れも同様の構成を有する電子写真プロセス機構であり、像担持体（画像形成媒体）としてのドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと略記する）１２を有する。また、ドラム１２に作用する画像形成プロセス手段である、１次帯電器１３、現像器１４、ドラムクリーニング器１５を有する。１次帯電器１３は、ドラム１２の表面を所定の極性・電位に一様に帯電する帯電手段であり、帯電ローラを用いている。現像器１４はドラム１２に現像剤を供給してのドラム面に形成された静電像をトナー像として顕像化する現像手段である。ドラムクリーニング器１５はドラム１２の表面を清掃するクリーニング手段であり、クリーニングブレードを用いている。

第一のカートリッジ１１Ｙは、ドラム１２にイエロー（Ｙ）色のトナー像を形成するものであり、現像器１４には現像剤としてＹ色のトナーを収容してある。第二のカートリッジ１１Ｍは、ドラム１２にマゼンタ（Ｍ）色のトナー像を形成するものであり、現像器１４には現像剤としてＭ色のトナーを収容してある。第三のカートリッジ１１Ｃは、ドラム１２にシアン（Ｃ）色のトナー像を形成するものであり、現像器１４には現像剤としてＣ色のトナーを収容してある。第四のカートリッジ１１Ｋは、ドラム１２にブラック（Ｋ）色のトナー像を形成するものであり、現像器１４には現像剤としてＫ色のトナーを収容してある。

各カートリッジはドラム１２の回転軸線方向を前後方向にして並行に配設されており、それぞれ、ドラム１２の上面が、ベルト８の、従動ローラ６と２次転写内ローラ５との間の下行側のベルト部分の下面に対して接触している。前記の第１から第４の１次転写ローラ９は、それぞれ、対応するカートリッジのドラム１２の上面に対してベルト８の下行側のベルト部分を挟んで対向する。各カートリッジにおいて、ドラム１２とベルト８との接触部が１次転写部位Ｔ１である。

第一から第四のカートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋの下側には、各カートリッジのドラム１２に対する露光手段であるレーザスキャナユニット１６が配設されている。このユニット１６は、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調発光を行うレーザ発光手段、ポリゴンミラー、結像光学系、反射ミラー等で構成されている。

レーザスキャナユニット１６の下側には、記録材Ｐを積載して収容した用紙カセット１７が配設されている。この用紙カセット１７は画像形成装置の正面側から挿脱操作される（フロントローデング）。１７ａ（図２）は用紙カセット１７の正面板に設けたカセット挿脱操作用の取手部である。

２次転写内ローラ５のベルト懸回部の外側には、２次転写外ローラ（２次転写手段）２２が配設されている。ベルト８と２次転写外ローラ２２との接触部が２次転写部位Ｔ２である。

フルカラー画像を形成するための動作は次のとおりである。ホスト装置Ｂから制御回路部Ａにフルカラー画像に関する電気的な記録画像信号が入力する。制御回路部Ａは、入力した記録画像信号を所要に画像処理するとともに、第一から第四のカートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋを所定の制御タイミングで駆動する。その駆動により各ドラム１２が矢印の時計方向に所定の同じ速度で回転駆動される。１次帯電器としての帯電ローラ１３はドラム１２の回転に従動して回転する。ベルト８は駆動ローラである２次転写内ローラ５の回転駆動により矢印の反時計方向にドラム１２の回転速度と同じ速度で回転される。回転するドラム１２の表面が帯電ローラ１３により所定の極性・電位に一様に帯電される。そのドラム１２の帯電面がレーザスキャナユニット１６により画像露光される。ユニット１６は、制御回路部Ａから入力する画像処理された記録画像信号に対応して変調したレーザ光Ｌを出力して、ドラム１２の帯電面を走査露光する。これにより、ドラム面に走査露光パターンに対応した静電像が形成される。形成された静電像は現像器１４の現像ローラ１４ａ（図５）によりトナー像として現像される。

上記のような電子写真プロセスにより、第一のカートリッジ１１Ｙでは、ドラム１２の面にフルカラー画像のＹ色成分像に対応したＹ色トナー像が所定の制御タイミングで形成される。第二のカートリッジ１１Ｍでは、ドラム１２の面にフルカラー画像のＭ色成分像に対応のＭ色トナー像が所定の制御タイミングで形成される。第三のカートリッジ１１Ｃではドラム１２の面にフルカラー画像のＣ色成分像に対応のＣ色トナー像が所定の制御タイミングで形成される。また、第四のカートリッジＫでは、ドラム１２の面にフルカラー画像のＫ色成分像に対応のＫ色トナー像が所定の制御タイミングで形成される。

そして、第一のカートリッジ１１Ｙの１次転写部位Ｔ１において、該カートリッジ１１Ｙのドラム１２に形成されたＹ色トナー像が回転駆動されているベルト８上に１次転写されていく。次いで、第二のカートリッジ１１Ｍの１次転写部位Ｔ１において、該カートリッジ１１Ｍのドラム１２に形成されたＭ色トナー像が、ベルト８上の上記Ｙ色トナー像に重ねられて１次転写される。更に、同様にして、第三のカートリッジ１１Ｃと第四のカートリッジ１１Ｋの各１次転写部位Ｔ１において、ベルト８上にＭ色トナー像とＫ色トナー像が順次に１次転写される。すなわち、ベルト８上に、Ｙ色＋Ｍ色＋Ｃ色＋Ｋ色の４色のトナー像が順次に所定に重ね合わされて転写（重畳転写・多重転写）されて、フルカラーの未定着トナー像が合成形成される。なお、ベルト８上に重畳転写する色トナー像の形成順序は上記の色順に限定されるものではない。

各１次転写部位Ｔ１において、ドラム１２からベルト８へのトナー像の１次転写は、各１次転写ローラ９に対して電源部から所定の１次転写バイアスが印加されて、ドラム１２からベルト８へトナー像が静電転写されることでなされる。

また、各カートリッジにおいて、１次転写部位通過後のドラム１２の面はドラムクリーニング器１５により１次転写残トナーの除去を受けて清掃され、繰り返して作像に供される。

上記のようにしてベルト８上に合成形成されたフルカラー画像の未定着トナー像は、ベルト８の引き続く回転により搬送されて２次転写部位Ｔ２に至る。

一方、所定の制御タイミングにてピックアップローラ１８が駆動されて、分離パッド１９との協働で、カセット１７から記録材Ｐが一枚分離給紙される。給紙された記録材Ｐは縦方向の搬送路２０により上方に案内されてレジストローラ２１に至る。そして、レジストローラ２１で、ベルト８上のトナー像とタイミング合わせされた後、２次転写部位Ｔ２へと搬送される。記録材Ｐが２次転写部位Ｔ２を挟持搬送されていく過程において、２次転写外ローラ２２に対して電源部から所定の２次転写バイアスが印加されて、ベルト８上のフルカラーの未定着トナー像が記録材Ｐに対して一括して２次転写される。

２次転写部位Ｔ２を出た記録材Ｐは、ベルト８から分離されて搬送ガイド２３に案内されて定着ユニット２４に導入される。本実施例における定着ユニット２４は、ヒートローラ２４ａと加圧ローラ２４ｂのローラ対を基本構成部材とする熱圧定着装置であり、記録材Ｐは上記ローラ対の圧接部である定着ニップ部に導入されて挟持搬送されることで、熱と圧力を受ける。これにより、各色トナー像のトナーが溶融混色してフルカラープリント画像として記録材の表面に定着（固着画像化）される。

定着ユニット２４を出た記録材Ｐは、第１排紙ローラ対２５、搬送路２６、第２排紙ローラ対２７の経路を通って、排紙口２８から、装置上面の排紙トレイ２９に排出される。

また、記録材分離後のベルト８の面は、引き続くベルト８の回転過程でベルトクリーニング器１０によって２次転写残トナーの除去を受けてクリーニングされ、次の作像工程に備える。

モノクロプリントモードの場合は、Ｋ色のトナー像を形成する第四のカートリッジ１１Ｋだけが作像動作制御される。第一から第三のカートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃはそれぞれドラム１２の回転駆動はなされるが、作像動作されない。

本実施例の画像形成装置は、中間転写ベルトユニット４の下方に第一から第四のカートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋを配置することで、上方に配置する場合と比較して、Ｋ色トナー像の１次転写部位Ｔ１と２次転写部位Ｔ２との距離を短縮している。これにより、記録材Ｐをピックアッツプしてから排紙するまでの時間を短縮している。

《カートリッジとカートリッジ保持構成》
装置本体に装着されている第一から第四の各カートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋは、画像形成に使用されるにつれて、それぞれ、現像器１４に収容されている現像剤（トナー）が消費される。そこで、例えば、個々のカートリッジの現像剤の残量を検知する検知手段（不図示）をカートリッジに設ける。そして、制御回路部Ａにおいて、前記検知手段で検知した残量値を、予め設定したカートリッジ寿命予告や寿命警告のための閾値と比較させる。そして、前記残量値が前記閾値よりも少ない残量値まで現像剤が減少したカートリッジについては、表示部３０に、そのカートリッジについての寿命予告或いは寿命警告を表示させる。これにより使用者に、交換用のカートリッジの準備を促す、或いはカートリッジの交換を促して、出力画像の品質を維持している。

本実施例の画像形成装置において、カートリッジの交換は、図２のように画像形成装置の前面側に配設した開閉扉２を図３のように開いてフロントアクセスにより交換する方式である。２ａは開閉扉２に配設した開閉操作用の取手部である。

第一から第四の各カートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋは、何れも同様の構成・形状をとっている。図４の（ａ）はカートリッジを非駆動側から見た斜視図、（ｂ）は駆動側から見た斜視図である。カートリッジは、ドラム１２の回転軸線方向Ｏ−Ｏを長手とするアセンブリであり、カートリッジ枠体３１内に、図１・図５のように、ドラム１２、一次帯電器としての帯電ローラ１３、現像器１４、ドラムクリーニング器１５が所定の組み込まれている。ドラム１２はその長手方向の一端側と他端側をカートリッジ枠体３１の一端側（非駆動側）と他端側（駆動側）に配設した軸受け部３２と３３との間に回転可能に支持させて配設されている。カートリッジ枠体３１の駆動側の端面には、ドラム駆動カップリング３４と、現像駆動カップリング３５と、第１と第２の電気接点部３６・３７を有する。ドラム駆動カップリング３４は、装置本体側からドラム１２を回転するための駆動力を受けるドラム駆動力受け部である。現像駆動カップリング３５は、装置本体側から現像器１４の現像ローラ１４ａ（図５）を回転するための駆動力を受ける現像ローラ駆動力受け部である。第１の電気接点部３６は装置本体側から帯電ローラ１３へ供給する帯電バイアスを受ける電気接点である。第２の電気接点部３７は装置本体側から現像ローラ１４ａへ供給する現像バイアスを受ける電気接点である。カートリッジ枠体３１の底面には、底面短手方向のほぼ中央部に底面長手方向に沿ってレーザ光入射開口部としてのスリット開口３８（図５）が形成されている。

第一から第四のカートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋは、それぞれ、装置本体内において、各カートリッジを個々に保持する保持部材（保持フレーム）としての第１から第４のトレイ４１Ｙ・４１Ｍ・４１Ｃ・４１Ｋの上に載置されている。

そして、各トレイは、それぞれ、次に説明する移動手段であるトレイ昇降機構（駆動手段）５０により、カートリッジを装置本体に対して画像形成可能部位（画像形成位置）に位置付けた第１の位置に上昇移動される。また、カートリッジを画像形成可能部位から退避（離間）させて装置本体に対して着脱可能部位（装着位置）に位置付けた第２の位置に下降移動される。即ち、トレイは、カートリッジを装置本体に装着されるときの装着位置から画像形成が行われるときの画像形成位置へ、また逆に画像形成位置から装着位置へ移動させる。

図７は第１から第４のトレイ４１Ｙ・４１Ｍ・４１Ｃ・４１Ｋとトレイ昇降機構５０の斜視図、図８は図７からトレイを省いたトレイ昇降機構５０だけの斜視図である。

各トレイ４１Ｙ・４１Ｍ・４１Ｃ・４１Ｋは、それぞれ、カートリッジの底面形状に略対応した形状・大きさを有する板状部材であり、中間転写ベルトユニット４の下方において、長手方向を前後方向にして並行に水平に配列されている。各トレイ４１Ｙ・４１Ｍ・４１Ｃ・４１Ｋは、それぞれ、縦方向ガイド部材（不図示）に沿って上下方向に水平を保って並行移動可能に配設されている。

各トレイにおいて、４２はトレイ面の短手方向のほぼ中央部にトレイ長手方向に沿って形成したレーザ光入射開口部としてのスリット開口である。トレイ上にカートリッジが所定に載置された状態において、カートリッジ枠体３１の底面側のスリット開口３８が、図５のように、トレイ側のスリット開口４２に対応して位置する。そして、トレイよりも下側のレーザスキャナユニット１６から上向きに出射されるレーザ光Ｌが上記のスリット開口４２・３８を通ってカートリッジ内に下から上に入射する。

また、各トレイにおいて、４３と４４はトレイ上面の手前側と奥側とにそれぞれ配設した、カートリッジを弾性的に受け止めて支持する付勢部材（付勢手段）である。この手前側と奥側の付勢部材４３・４４は、それぞれ、図６のように、トレイに形成した縦穴４５内にコイルバネ４６と押子４７をこの順に嵌入したものである。押子４７の上部はトレイの上面から突出させてある。トレイ上に載置されたカートリッジはその底面の手前側と奥側がそれぞれ手前側と奥側の付勢部材４３・４４のコイルバネ４６の弾性力と押子４７によりトレイの上面から弾性的に持ち上げられた状態に支持される。

各トレイ４１Ｙ・４１Ｍ・４１Ｃ・４１Ｋの下側にはそれぞれ軸線方向を前後方向にして第１から第４の４本の回転軸（リンク軸）５１Ｙ・５１Ｍ・５１Ｃ・５１Ｋが並行に配列されている。各回転軸はそれぞれ装置本体３の骨格を成す本体フレームの手前側フレーム６１（図１３）と奥側フレーム６２との間に軸受け部材（不図示）を介して回転可能に支持されている。また、各回転軸の手前側と奥側にはそれぞれトレイ昇降カム（偏心カム）５２と５３が固定されて配設されている。各昇降カムは同形・同大であり、手前側の昇降カム５２と奥側の昇降カム５３は同じ位相で回転軸に固着されている。

そして、各回転軸の手前側の昇降カム５２と奥側の昇降カム５３の上に、それぞれ、対応するトレイの下面側に下方に突出させて設けた、手前側と奥側のカムフォロワー部４７・４８（図９）が当接している。したがって、各トレイは、それぞれ、対応する回転軸が回転駆動されることで、昇降カム５２・５３の大隆起部（大径部）で上昇移動され、小隆起部（小径部）で下降移動される。

なお、本実施例においては、上記の手前側と奥側のカムフォロワー部４７・４８の内部に、トレイ上面側の、前述した手前側と奥側の付勢部材４３・４４を配設してある（図９）。

第１から第４の各回転軸５１Ｙ・５１Ｍ・５１Ｃ・５１Ｋの手前側の端部には、それぞれ、第１から第４の電磁クラッチ５４Ｙ・５４Ｍ・５４Ｃ・５４Ｋが配設されている。これらの電磁クラッチは、それぞれ、通電されることでクラッチ−オンとなり、回転軸と同軸のクラッチギア５５を回転軸に対して一体に連結させる。また、通電が断たれるとクラッチ−オフとなり、クラッチギア５５の回転軸に対する連結を解除する。これにより、クラッチギア５５は回転軸に対して空転可能（回転フリー）になる。

第１の電磁クラッチ５４Ｙのクラッチギア５５には、アイドラギア５７ａを介して、駆動源（１つの駆動源）である駆動モータＭの出力ギア５６を噛合させてある。第１の電磁クラッチ５４Ｙのクラッチギア５５と第２の電磁クラッチ５４Ｍのクラッチギア５５はアイドラギア５７ｂを介して噛合させてある。第２の電磁クラッチ５４Ｍのクラッチギア５５と第３の電磁クラッチ５４Ｃのクラッチギア５５はアイドラギア５７ｃを介して噛合させてある。第３の電磁クラッチ５４Ｃのクラッチギア５５と第４の電磁クラッチ５４Ｋの各クラッチギア５５はアイドラギア５７ｄを介して噛合させてある。したがって、駆動モータＭの出力ギア５６の回転力が第１から第４の各電磁クラッチ５４Ｙ・５４Ｍ・５４Ｃ・５４のクラッチギア５５に対してアイドラギア５７ａ〜５７ｄを介して伝達される。そして、駆動モータＭがオンされている状態において、第１から第４の電磁クラッチ５４Ｙ・５４Ｍ・５４Ｃ・５４Ｋのどれかに通電がなされると、通電によりクラッチ−オンとなった電磁クラッチに対応する回転軸即ち昇降カム５２・５３が回転する。また、その電磁クラッチに対する通電が断たれると、駆動モータＭがオンされても、クラッチギア５５が回転フリーになり、この電磁クラッチに対応する回転軸即ち昇降カム５２・５３が回転を停止する。このようにして、回転軸即ち昇降カム５２・５３は電磁クラッチを介して駆動モータＭから回転力が伝達されて回転制御される。各クラッチギア５５は互いに同径・同歯数である。また、アイドラギア５７ａ〜５７ｄは互いに同径・同歯数である。

第１から第４の各トレイ４１Ｙ・４１Ｍ・４１Ｃ・４１Ｋは、それぞれ、図１１のように、昇降カム５２・５３の大隆起部が上向きとなって回転軸５１Ｙ・５１Ｍ・５１Ｃ・５１Ｋが停止している状態時の最大上昇移動位置が第１の位置である。この第１の位置に上昇移動したトレイによって、トレイ上に載置されているカートリッジが装置本体に対して画像形成位置に位置付けられた装着状態に保持される。

即ち、カートリッジの非駆動側と駆動側の軸受け部３２・３３の上側部が、それぞれ、装置本体の骨格を成す本体フレームの手前側と奥側のフレーム６１・６２（図１３）の突き当て部６３・６４に突き当って受け止められる。位置決め部としての突き当て部６３・６４は山形の切り欠き凹部であり、被位置決め部としての軸受け部３２・３３の上側部は円弧面の凸部である。上記の凸部が上記凹部に嵌り込むことで突き当て面の２点で相互接触する。そして、トレイに設けた前記の付勢部材４３・４４の付勢力Ｆ（図６）により軸受け部３２・３３がそれぞれ突き当て部６３・６４に弾性的に押し付けられる。これにより、カートリッジがフレーム６１・６２に対して位置決め固定されて、ドラム１２の上面がベルト８に接触した画像形成位置に位置付けられる。また、この装着状態のカートリッジの駆動側においては、ドラム駆動カップリング３４（図４）に対して装置本体側の第１駆動出力部（不図示）が機械的に結合される。また、現像駆動カップリング３５に対して装置本体側の第２駆動出力部（不図示）が機械的に結合される。また、第１と第２の電気接点部３６・３７に対して装置本体側の第１と第２の本体電気接点部が電気的に結合される。

中間転写ベルトユニット４は、フレーム６１・６２に対して位置決めされて配置されている。即ちベルト８は、装置本体のフレーム６１・６２に対して位置決めされて配置されている。したがって、各カートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋは、上記のようにフレーム６１・６２の突き当て部６３・６４に対して突き当てられて位置決め固定されることで、ベルト８に対してドラム１１が所定に接触した状態位置に位置決め固定される。即ち、各カートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋは、それぞれ、画像形成位置に移動したとき上記フレーム６１・６２の突き当て部６３・６４に当接して位置決めされた状態になっている。

また、図１１の状態時から回転軸５１Ｙ・５１Ｍ・５１Ｃ・５１Ｋが半回転駆動されて、図１２のように、昇降カム５２・５３の小隆起部が上向きとなって回転軸が停止している状態時の各トレイの最下降移動位置が第２の位置である。この第２の位置に下降移動したトレイによって、トレイ上に載置されているカートリッジが、画像形成位置から退避（離間）させて装置本体に対して装着位置に位置付けられた状態に保持される。即ち、トレイの下降とともにカートリッジが下降して、軸受け部３２・３３の突き当て部６３・６４に対する押し付けによる位置決めが解除されるとともに、ドラム１２の上面がベルト８から離間した状態の装着位置に位置付けられる。このように、各カートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋは、装着位置に移動したとき、上記の突き当て部６３・６４から離間している。

ここで、本実施例の画像形成装置は、小型化のために、第一から第四のカートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋを各カートリッジのドラム間の間隔Ｐｄｒｍを狭くしつつ、隣り合うカートリッジに積み重なるようにオーバーラップさせた配置にしている。即ち、第一から第四のカートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋは、その配列の一方側から他方側に順に画像形成位置（図１１）から装着位置（図１２）に移動する方向に対してオーバーラップしている配置になっている。本実施例においては、第一のカートリッジ１１Ｙの一部は、画像形成装置の鉛直方向において、第二のカートリッジ１１Ｍの一部に対して上方に位置するようにオーバーラップしている。第二のカートリッジ１１Ｍの一部は、画像形成装置の鉛直方向において、第三のカートリッジ１１Ｃの一部に対して上方に位置するようにオーバーラップしている。第三のカートリッジ１１Ｃの一部は、画像形成装置の鉛直方向において、第四のカートリッジ１１Ｋの一部に対して上方に位置するようにオーバーラップしている。

《トレイの昇降移動制御》
本実施例においては、画像形成装置の正面側に設けた開閉扉２が開かれたこと、及び閉じられたことを検知する扉開閉手段としてドアスイッチＤ−ＳＷ（図３・図１０）を配設してある。ドアスイッチＤ−ＳＷは開閉扉２が閉じられるとオンして、制御回路Ａに閉信号が入力する。また、ドアスイッチＤ−ＳＷは開閉扉２が閉じられるとオフして、制御回路Ａに開信号が入力する。

そして、制御回路Ａは、開信号の入力に基づいて、図１１のように、全て第１の位置に保持されている４つのトレイを各トレイ間（各保持部材間）において時間差をつけて順に第１の位置から第２の位置へ移動開始させるようにトレイ昇降機構を制御する。また、制御回路Ａは、閉信号の入力に基づいて、図１２のように、全て第２の位置に保持されている４つのトレイを各トレイ間（各保持部材間）において時間差をつけて順に第２の位置から第１の位置へ移動開始させるようにトレイ昇降機構を制御する。即ち、制御回路部Ａは、第１から第４のトレイ４１Ｙ・４１Ｍ・４１Ｃ・４１Ｋが上記のように昇降動作するように、トレイ昇降機構５０の第１から第４の電磁クラッチＹ・５４Ｍ・５４Ｃ・５４Ｋをそれぞれ異なるタイミングで連係的に連結・解除制御する。つまり、各カートリッジ間で移動（昇降動作）の開始タイミングを異ならせるのである。

以下、これについて詳述する。開閉扉２が閉じられている状態時には、第１から第４のトレイ４１Ｙ・４１Ｍ・４１Ｃ・４１Ｋの全てが、図１１のように、第１の位置に上昇移動されて停止状態に保持されている。即ち、第一から第四のカートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋの全てが装置本体に対して画像形成位置に位置付けられた状態に保持されている。また、トレイ昇降機構のモータＭはオフ状態に保持されており、第１から第４の電磁クラッチ５４Ｙ・５４Ｍ・５４Ｃ・５４Ｋは全てクラッチ−オフの状態に保持されている。この状態において、画像形成装置は画像形成を実行可能である。

制御回路Ａは、上記の状態から開閉扉２が開かれて開信号が入力すると、各カートリッジの駆動側のドラム駆動カップリング３４と現像駆動カップリング３５に対する装置本体側の第１駆動出力部と第２駆動出力部の結合を解除する動作を実行する。また、制御回路Ａは、各カートリッジの駆動側の第１と第２の電気接点部３６・３７に対する装置本体側の第１と第２の本体電気接点部の結合を解除する動作を実行する。

また、制御回路Ａは、トレイ昇降機構のモータＭをオンにする。モータＭがオンされても、第１から第４の電磁クラッチ５４Ｙ・５４Ｍ・５４Ｃ・５４Ｋが全てクラッチ−オフの状態に保持されている限りは、各電磁クラッチのクラッチギア５５は空転するだけである。したがって、第１から第４の各回転軸５１Ｙ・５１Ｍ・５１Ｃ・５１Ｋは回転駆動されない。

次に、制御回路Ａは前記のように順次にオーバーラップさせて配列してある第一から第四のカートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋの最も下側のカートリッジである第四のカートリッジ１１Ｋに対応する第４の電磁クラッチ５４Ｋに０．５秒間通電する。ここで、本実施例のトレイ昇降機構は、各電磁クラッチに１秒間通電したとき、即ち、１秒間だけクラッチ−オンしたとき、対応の回転軸即ちカム５２・５３が１回転（３６０度回転）する設計構成にしてある。したがって、第４の電磁クラッチ５４Ｋに０．５秒間通電がなされることで、第４の回転軸５１Ｋが半回転（１８０度回転）して停止する。これにより、第４のトレイ４１Ｋが、図１４のように、第１の位置から第２の位置に移動される。即ち、第四のカートリッジ１１Ｋが画像形成位置から退避されて装置本体に対して着脱可能な装着位置に位置付けられた状態にされて保持される。

次に、制御回路Ａは、第三のカートリッジ１１Ｃに対応する第３の電磁クラッチ５４Ｃに０．５秒間通電する。したがって、第３の回転軸５１Ｃが半回転して停止する。これにより、第３のトレイ４１Ｃが、図１５のように、第１の位置から第２の位置に移動される。即ち、第三のカートリッジ１１Ｃが画像形成位置から退避されて装置本体に対して装着位置に位置付けられた状態にされて保持される。

次に、制御回路Ａは、第二のカートリッジ１１Ｍに対応する第２の電磁クラッチ５４Ｍに０．５秒間通電する。したがって、第２の回転軸５１Ｍが半回転して停止する。これにより、第２のトレイ４１Ｍが、図１６のように、第１の位置から第２の位置に移動される。即ち、第二のカートリッジ１１Ｍが画像形成位置から退避されて装置本体に対して装着位置に位置付けられた状態にされて保持される。

次に、制御回路Ａは、第一のカートリッジ１１Ｙに対応する第１の電磁クラッチ５４Ｙに０．５秒間通電する。したがって、第１の回転軸５１Ｙが半回転して停止する。これにより、第１のトレイ４１Ｙが、第１の位置から第２の位置に移動される。即ち、第一のカートリッジ１１Ｙが画像形成位置から退避されて装置本体に対して装着位置に位置付けられた状態にされて保持される。その後に、モータＭはオフにされる。

このように、第４の電磁クラッチ５１Ｋ→第３の電磁クラッチ５１Ｃ→第２の電磁クラッチ５１Ｍ→第１の電磁クラッチ５１Ｙの順番に０．５秒間ずつ通電する。つまり、各カートリッジが下降する移動開始タイミングが、カートリッジ１１Ｋ→１１Ｃ→１１Ｍ→１１Ｙの順番に遅い。これにより、約２秒間で、カートリッジを１つずつ順次に下降移動させて、最終的に、全てのカートリッジを図１１の画像形成位置から図１２の装着位置への移動させる動作が完了する。

図１７は上記のように制御回路部Ａが開信号の入力に基いて実行する制御フロー図である。

図１２のように、装着位置に位置付けられた状態に保持されている第一から第四のカートリッジは、その非駆動側（手前側）が、開閉扉２が開かれて露呈している手前側フレーム６１の開口部６１ａ（図３・図１３）から外部に臨んでいる。そこで、交換すべき旧カートリッジをそれを載置しているトレイ上から手前側に引き出して機外に取り出す。このカートリッジの取り出しは、カートリッジの装置本体に対する位置決め（押え込み）が解除されているので、容易に行うことができる。そして、旧カートリッジを取り出した後のトレイ上に新カートリッジを載置する。このカートリッジの載置は、カートリッジの駆動側を先にしてトレイ上に載せ、トレイに設けた前後方向のガイドリブ（側壁）４１ａに沿わせてトレイ上を滑らせて、装置内の奥側に押し込むことでなされる。カートリッジ押し込みは、その奥側がトレイの奥側ストッパリブ（奥壁）４１ｂに受け止められて、それ以上の押し込みが阻止されるまで十分に行う。

上記のようにして、交換すべきカートリッジの新旧交換した後、開閉扉２を閉じ込む。制御回路Ａは、閉信号が入力すると、トレイ昇降機構のモータＭをオンにする。モータＭがオンされても、第１から第４の電磁クラッチ５４Ｙ・５４Ｍ・５４Ｃ・５４Ｋが全てクラッチ−オフの状態に保持されている限りは、各電磁クラッチのクラッチギア５５は空転するだけである。したがって、第１から第４の各回転軸５１Ｙ・５１Ｍ・５１Ｃ・５１Ｋは回転駆動されない。

次に、制御回路Ａは前記のように順次にオーバーラップさせて配列してある第一から第四のカートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋの最も上側のカートリッジであるカートリッジ１１Ｙへの第１の電磁クラッチ５４Ｙに０．５秒間の通電を開始する。したがって、第１の回転軸５１Ｙが半回転して停止する。これにより、第１のトレイ４１Ｙが、図１８のように、第２の位置から第１の位置に移動される。即ち、第一のカートリッジ１１Ｙが、装置本体に対して装着位置から画像形成位置に位置付けられた状態にされて保持される。

次に、制御回路Ａは、第二のカートリッジ１１Ｍに対応する第２の電磁クラッチ５４Ｍに０．５秒間の通電を他のカートリッジよりも早く開始する。したがって、第２の回転軸５１Ｍが半回転して停止する。これにより、第２のトレイ４１Ｍが、図１９のように、第２の位置から第１の位置に移動される。即ち、第二のカートリッジ１１Ｍが、装置本体に対して装着位置から画像形成位置に位置付けられた状態にされて保持される。

次に、制御回路Ａは、第三のカートリッジ１１Ｃに対応する第３の電磁クラッチ５４Ｃに０．５秒間の通電を開始する。したがって、第３の回転軸５１Ｃが半回転して停止する。これにより、第３のトレイ４１Ｃが、図２０のように、第２の位置から第１の位置に移動される。即ち、第三のカートリッジ１１Ｃが、装置本体に対して装着位置から画像形成位置に位置付けられた状態にされて保持される。

次に、制御回路Ａは、第四のカートリッジ１１Ｋに対応する第４の電磁クラッチ５４Ｋに０．５秒間の通電を開始する。したがって、第４の回転軸５１Ｋが半回転して停止する。これにより、第４のトレイ４１Ｋが第２の位置から第１の位置に移動される。即ち、第四のカートリッジ１１Ｋが、装置本体に対して装着位置から画像形成位置に位置付けられた状態にされて保持される。その後に、モータＭはオフにされる。

このように、第１の電磁クラッチ５１Ｙ→第２の電磁クラッチ５１Ｍ→第３の電磁クラッチ５１Ｃ→第４の電磁クラッチ５１Ｋの順番に通電開始タイミングをずらして０．５秒間ずつ通電する。つまり、各カートリッジが上昇する移動開始タイミングが、カートリッジ１１Ｙ→１１Ｍ→１１Ｃ→１１Ｋの順番に速い。これにより、約２秒間で、カートリッジを１つずつ順次に上昇移動させて、最終的に、全てのカートリッジを図１２の装着位置から図１１の画像形成位置へ移動させる動作が完了する。

次に、制御回路Ａは、各カートリッジの駆動側のドラム駆動カップリング３４と現像駆動カップリング３５に対する装置本体側の第１駆動出力部と第２駆動出力部を結合させる動作を実行する。また、制御回路Ａは、各カートリッジの駆動側の第１と第２の電気接点部３６・３７に対する装置本体側の第１と第２の本体電気接点部を結合させる動作を実行する。これにより、画像形成装置は画像形成実行可能な状態になっている。

図２１は上記のように制御回路部Ａが閉信号の入力に基いて実行する制御フロー図である。

ここで、第１から第４の電磁クラッチ５４Ｙ・５４Ｍ・５４Ｃ・５４Ｋは、クラッチの連結時間に数ミリ秒の微小な連結誤差があるため累積で、第１から第４の回転軸５１Ｙ・５１Ｍ・５１Ｃ・５１Ｋ間で昇降カムの位相がずれてしまう可能性がある。また装置に衝撃を受ける事で第１から第４の回転軸５１Ｙ・５１Ｍ・５１Ｃ・５１Ｋ間で昇降カムの位相がずれてしまう可能性もある。そこで、第１から第４の回転軸５１Ｙ・５１Ｍ・５１Ｃ・５１Ｋ又は昇降カムにフラグ（不図示）を設けてセンサ（不図示）によりフラグ位置を検知することで、第１から第４の回転軸５１Ｙ・５１Ｍ・５１Ｃ・５１Ｋ間での昇降カムの位相がずれを防止しても良い。また、第１から第４の電磁クラッチ５４Ｙ・５４Ｍ・５４Ｃ・５４Ｋに間欠半回転クラッチを用いることもできる。

画像形成装置を小型化と中間転写ベルト８へのトナー像形成に必要な時間の短縮（高い生産性）を両立するには、各カートリッジのドラム間の間隔Ｐｄｒｍをなるべく短くする事が望ましい。しかし、カートリッジは１次転写部位を挟んで、ドラム回転方向の上流側に現像手段・帯電手段、下流側にクリーニング手段を配置する必要があるので、ドラムに対してカートリッジの左右に所定の配置空間が必要になる。左右の配置空間を確保しつつ、間隔Ｐｄｒｍを短くするために、本実施例に於いては、前述のように、隣り合うプロセスカートリッジが積み重なるようにオーバーラップさせて配置している。

そのため、オーバーラップ配列のカートリッジのトレイを第２の位置から第１の位置に移動させる場合にはオーバーラップの上側のカートリッジ１１Ｙを保持するトレイ４１Ｙから時間差をつけてトレイ４１Ｙ→４１Ｍ→４１Ｃ→４１Ｋの順に移動させている。即ち、移動開始タイミングを異ならせている。逆に、オーバーラップ配列のカートリッジのトレイを第１の位置から第２の位置に移動させる場合にはオーバーラップの下側のカートリッジ１１Ｋを保持するトレイ４１Ｋから移動開始の時間差をつけてトレイ４１Ｋ→４１Ｃ→４１Ｍ→４１Ｙの順に移動させている。即ち、トレイ４１Ｙは逆に遅く移動開始する。

また、各カートリッジの装着位置から画像形成位置に移動させる際に、カートリッジ１１Ｙ→１１Ｍ→１１Ｃ→１１Ｋの順序で行うと、初めに第一のカートリッジ１１Ｙのドラム１２とベルト８とが接触する。そして、ベルト８はドラム１２と第１の１次転写ローラ９で挟持される。続いて、ベルト８に所定のテンションをかけた状態で第二のカートリッジ１１Ｍのドラム１２が接触する。そして、ベルト８はドラム１２と第２の１次転写ローラ９で挟持される。そのため、隣り合うドラム間のベルト８の状態が安定し、ベルト８の弛みが抑えられる。これにより、ベルト８のシワや、ベルト８の弛みが解消される際にドラムと擦れる事を防止する効果がある。第二と第三のカートリッジ１１Ｍと１１Ｃのドラム間、第三と第四のカートリッジ１１Ｃと１１Ｋのドラム間においても同様の効果を発揮する。

本発明の第一の実施例では、カートリッジがオーバーラップしているため、カートリッジの移動はカートリッジ１１Ｙ→１１Ｍ→１１Ｃ→１１Ｋの順序で行っている。しかし、オーバーラップしていない構成であれば、１１Ｍ→１１Ｃ→１１Ｋ→１１Ｙや１１Ｃ→１１Ｍ→１１Ｙ→１１Ｋや１１Ｃ→１１Ｋ→１１Ｍ→１１Ｙ等の順序でも構わない。

４つのカートリッジを一度に昇降させる場合と比べて大幅に駆動力を軽減できる。

図２２は、第一から第四のカートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋを、装置本体に対する装着位置から画像形成位置に移動させて位置決め固定するために必要な駆動モータＭのトルクを時間差の有無で比較したものである。４つのカートリッジを一度に移動させる場合と比べて、最大トルクがΔＴ１（Ｎ・ｍ）だけ軽減できている事が分かる。

本実施例にて採用した突き当てによるカートリッジの位置決めは、穴による嵌合での位置決めと比較して、カートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋをフレーム６１・６２に対してガタの少ない高精度な位置決めが可能となる。カートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋの相対的な位置ズレは１次転写される画像のズレに直結するためカラー画質に多大な影響を与える。そのため、突き当てによるガタの少ない位置決めはカラー画質の向上に大変有効な手段と言える。

また、突き当て面の２点と付勢部材４３・４４の付勢力Ｆによる位置決めであるため、付勢部材４３・４４を設けたトレイを退避させることでカートリッジを位置決め部から離間させる事ができる。本実施例のように、付勢部材４３・４４をカートリッジの下に配置することで、カートリッジを交換する際の装置本体の開口部を広く確保する事ができ、挿抜時に障害物のないユーザビリティに優れた配置が可能となる。

本実施例は、カートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋをベルト８の下方に配置し、カートリッジを上へ移動してフレーム６１・６２に突き当てて位置決めする構成について説明した。本発明は、この構成に限られるものではなく、フレームの所定位置にカートリッジを移動させて突き当てる構成であれば広く応用が可能である。例えば、プカートリッジをベルト８の上方に配置してカートリッジを下へ移動しフレームに突き当てる構成でも良い。

本実施例は、隣り合うカートリッジが重なり合うオーバーラップ配置である構成で説明を行ったが、カートリッジが重なり合わない配置である場合も、フレーム６１・６２に突き当てる順番をどちらか一方から順にする事で適用可能である。また、カートリッジが重なり合わない配置である場合は、各カートリッジの上昇移動又は下降移動の順番は任意に設定できる。

本実施例は、トレイ昇降機構（駆動機構）の他の例を示すものである。図２３は、本実施例におけるトレイ昇降機構７０の要部の斜視図である。７１と７２は長手方向を左右方向にして手前側と奥側に並行に水平に配置した、往復移動される往復動作部材としての一対のスライドレールである。このスライドレール７１・７２は、それぞれ、ガイド部材（不図示）に保持されて左右方向にスライド移動可能である。各スライドレール７１・７２の右端部側には、それぞれ、ラックギア部７３・７３を具備させてある。そして、その各ラックギア部７３・７３に、それぞれ、駆動モータＭの出力軸に固着させたレール駆動ギア７４・７４を噛合させてある。したがって、駆動モータＭが正転駆動されると、手前側と奥側のスライドレール７１・７２が一緒に左方（一方向）に移動する。本実施例においては、この左方へのレールの移動を往動移動とする。また、駆動モータＭが逆転駆動されると、手前側と奥側のスライドレール７１・７２が一緒に右方（逆方向）に移動する。本実施例においては、この右方へのレールの移動を復動移動とする。

手前側と奥側のスライドレール７１・７２の上面には、それぞれ、長手に沿って、鏡面対称に、第１から第４のトレイ４１Ｙ・４１Ｍ・４１Ｃ・４１Ｋに対応する第１から第４のカム形状部７５Ｙ・７５Ｍ・７５Ｃ・７５Ｋが設けられている。各カム形状部は、それぞれ、トレイを前記の第１の位置に保持する第１の保持面ａと、前記の第２の位置に保持する第２の保持面ｃと、第１の保持面ａと第２の保持面ｃを繋いだ斜面ｂとを有する。即ち、各カム形状部はトレイを昇降動させる昇降部である。

また、第１から第４のトレイ４１Ｙ・４１Ｍ・４１Ｃ・４１Ｋの下面側には、手前側と奥側に、それぞれ、回転自在のコロ７６（図２４）が配設されている。この手前側と奥側のコロ７６は、それぞれ、手前側と奥側のスライドレール７１・７２の上に乗っている。

コロ７６は、スライドレール７１・７２の往動移動過程では、カム形状部の第２の保持面ｃから斜面ｂを上って第１の保持面ａに移行する。したがって、トレイは第２の位置から第１の位置に移動する。また、コロ７６は、スライドレール７１・７２の復動移動過程では、カム形状部の第１の保持面ａから斜面ｂを下って第２の保持面ｃに移行する。したがって、トレイは第１の位置から第２の位置に移動する。

この場合、レールの往動移動過程では、各トレイが時間差をつけて順に第２の位置から第１の位置に移動するように、復動移動過程では、各トレイが時間差をつけて順に第１の位置から第２の位置へ移動するように、各カム形状部が構成されている。

以下、これについて詳述する。開閉扉２が閉じられている状態時には、スライドレール７１・７２は往動移動終点位置で停止していて、トレイ４１Ｙ・４１Ｍ・４１Ｃ・４１Ｋの全てが、図２４のように、第１の位置に上昇移動されて停止状態に保持されている。即ち、全てのトレイのコロ７６が対応するカム形状部の第１の保持面ａの上にあり、全てのカートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋが装置本体に対して画像形成位置に位置付けられた装着状態に保持されている。

また、開閉扉２が開かれている状態時には、スライドレール７１・７２は復動移動終点位置で停止していて、トレイ４１Ｙ・４１Ｍ・４１Ｃ・４１Ｋの全てが、図２５のように、第２の位置に下降移動されて停止状態に保持されている。即ち、全てのトレイのコロ７６が対応するカム形状部の第２の保持面ｃの上にあり、全てのカートリッジ１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋが装置本体に対して装着位置に位置付けられた状態に保持されている。

制御回路部Ａは、図２４の状態から開閉扉２が開かれて開信号が入力すると、各カートリッジの駆動側のドラム駆動カップリング３４と現像駆動カップリング３５に対する装置本体側の第１駆動出力部と第２駆動出力部の結合を解除する動作を実行する。また、制御回路Ａは、各カートリッジの駆動側の第１と第２の電気接点部３６・３７に対する装置本体側の第１と第２の本体電気接点部の結合を解除する動作を実行する。

次に、制御回路部Ａは、モータＭを所定の回転角度だけ所定の回転速度で逆転駆動する。これにより、スライドレール７１・７２が往動移動終点位置から所定のストローク分だけ復動移動して所定の復動移動終点位置に停止する。

上記のスライドレール７１・７２の復動移動過程において、最初に、第４のトレイ４１Ｋのコロ７６が対応するカム形状部７５Ｋの第１の保持面ａから斜面ｂを下って第２の保持面ｃに移行する。これにより、第４のトレイ４１Ｋが、図２６のように、第１の位置から第２の位置に移動される。即ち、第四のカートリッジ１１Ｋが、画像形成位置から退避されて装置本体に対して装着位置に位置付けられた状態にされて保持される。次に、第３のトレイ４１Ｃのコロ７６が対応するカム形状部７５Ｃの第１の保持面ａから斜面ｂを下って第２の保持面ｃに移行する。これにより、第３のトレイ４１Ｃが、図２７のように、第１の位置から第２の位置に移動される。即ち、第三のカートリッジ１１Ｃが、画像形成位置から退避されて装置本体に対して装着位置に位置付けられた状態にされて保持される。次に、第２のトレイ４１Ｍのコロ７６が対応するカム形状部７５Ｍの第１の保持面ａから斜面ｂを下って第２の保持面ｃに移行する。これにより、第２のトレイ４１Ｍが、図２８のように、第１の位置から第２の位置に移動される。即ち、第二のカートリッジ１１Ｍが、画像形成位置から退避されて装置本体に対して装着位置に位置付けられた状態にされて保持される。そして、最後に、第１のトレイ４１Ｙのコロ７６が対応するカム形状部７５Ｙの第１の保持面ａから斜面ｂを下って第２の保持面ｃに移行する。これにより、第１のトレイ４１Ｙが第１の位置から第２の位置に移動される。即ち、第一のカートリッジ１１Ｙが、画像形成位置から退避されて装置本体に対して装着位置に位置付けられた状態にされて保持される。

このようにして、スライドレール７１・７２の復動移動過程において、カートリッジを１つずつ移動開始タイミングを異ならせて順次に下降移動させている。そして、最終的に、全てのカートリッジを図２４の画像形成位置から図２５の装着位置に移動させる動作が完了する。

また、制御回路部Ａは、図２５の状態から開閉扉２が閉じられて閉信号が入力すると、モータＭを所定の回転角度だけ所定の回転速度で正転駆動する。これにより、スライドレール７１・７２が復動移動終点位置から所定のストローク分だけ往動移動して所定の往動移動終点位置に停止する。

上記のスライドレール７１・７２の往動移動過程において、最初に、第１のトレイ４１Ｙのコロ７６が対応するカム形状部７５Ｙの第２の保持面ｃから斜面ｂを上って第１の保持面ａに移行する。これにより、第１のトレイ４１Ｙが、図２９のように、第２の位置から第１の位置に移動される。即ち、第一のカートリッジ１１Ｙが、装着位置から画像形成位置に位置付けられた状態にされて保持される。次に、第２のトレイ４１Ｍのコロ７６が対応するカム形状部７５Ｍの第２の保持面ｃから斜面ｂを上って第１の保持面ａに移行する。これにより、第２のトレイ４１Ｍが、図３０のように、第２の位置から第１の位置に移動される。即ち、第二のカートリッジ１１Ｍが、装着位置から画像形成位置に位置付けられた状態にされて保持される。次に、第３のトレイ４１Ｃのコロ７６が対応するカム形状部７５Ｃの第２の保持面ｃから斜面ｂを上って第１の保持面ａに移行する。これにより、第３のトレイ４１Ｃが、図３１のように、第２の位置から第１の位置に移動される。即ち、第三のカートリッジ１１Ｃが、装着位置から画像形成位置に位置付けられた状態にされて保持される。そして、最後に、第４のトレイ４１Ｋのコロ７６が対応するカム形状部７５Ｋの第２の保持面ｃから斜面ｂを上って第１の保持面ａに移行する。これにより、第４のトレイ４１Ｋが第２の位置から第１の位置に移動される。即ち、第四のカートリッジ１１Ｋが、装着位置から画像形成位置に位置付けられた状態にされて保持される。

このようにして、スライドレール７１・７２の往動移動過程において、カートリッジが１つずつ移動開始タイミングを異ならせて順次に上昇移動させている。そして、最終的に、全てのカートリッジを図２５の装着位置から図２４の画像形成可能部に移動させる動作が完了する。

この動作の完了後に、制御回路部Ａは、各カートリッジの駆動側のドラム駆動カップリング３４と現像駆動カップリング３５に対する装置本体側の第１駆動出力部と第２駆動出力部を結合させる動作を実行する。また、制御回路Ａは、各カートリッジの駆動側の第１と第２の電気接点部３６・３７に対する装置本体側の第１と第２の本体電気接点部を結合させる動作を実行する。これにより、画像形成装置は画像形成実行可能な状態になっている。

コロ７６はスライドレール７１・７２が往動動作する際に回転して摩擦負荷を軽減している。

各トレイに対応させてスライドレール７１・７２に具備させた第１から第４のカム形状部（昇降部）７５Ｙ・７５Ｍ・７５Ｃ・７５Ｋは、互いに、斜面ｂの開始タイミングと終了タイミングが所定に異なるように設計されている。また、第１の保持面ａの長さ、第２の保持面ｃの長さが、互いに、所定に異なるように設計されている。これにより、スライドレール７１・７２の復動移動過程で、４つのトレイを１１Ｋ→１１Ｃ→１１Ｍ→１１Ｙの順に時間差をつけて第１の位置から第２の位置に移動させることができる。また、スライドレール７１・７２の往動移動過程で、４つのトレイを１１Ｙ→１１Ｍ→１１Ｃ→１１Ｋの順に時間差をつけて第２の位置から第１の位置に移動させることができる。

図３２は、スライドレール７１・７２の往動移動過程で上記４つのカートリッジを順次に装置本体に対する装着位置から画像形成位置に移動させて位置決め固定するために必要なレール駆動ギア７４の駆動トルクを時間差の有無で比較したものである。４つのカートリッジを一度に移動させる場合と比べて、最大トルクがΔＴ２（Ｎ・ｍ）だけ軽減できている事が分かる。

本実施例は、スライドレール７１・７２を用いて、開始時間差をつけたトレイの順次昇降を行う。このトレイ昇降機構は、実施例１のトレイ昇降機構と比較して、電磁クラッチを廃止し、制御をレール駆動ギア７４の正逆回動制御のみのシンプルな構成にして、更なる低コストを達成している。ただし、省スペースで十分な時間差を設けることができないため、実施例１と比較してトルクの軽減率は低くなっている。

レール駆動ギア７４は駆動モータＭにより回動を制御しているが、これはモータを用いた正逆転制御や、クランクによる制御などレール駆動ギア７４を正逆回動する機構であれば特に限定しない。レバーを用いて手動によりレール駆動ギア７４を正逆回動する機構でも構わない。手動にて行う場にはトルクの軽減はユーザの操作力軽減になるためユーザ操作性の向上にも寄与する。

上記の実施例では、画像形成ユニットは画像形成装置の鉛直方向において一部がオーバーラップする構成であったが、オーバーラップしない構成であっても同様の効果を得ることができる。

画像形成装置の画像形成プロセスは、電子写真プロセスに限られない。像担持体として誘電体を用いる静電記録プロセスや、像担持体として磁性体を用いる磁気記録プロセスなどであってもよい。

また、画像形成ユニットとしてのカートリッジの数は実施例の４つに限られるものではない。本発明は、少なくとも第一と第二の２つ以上複数個のカートリッジを装着して使用する画像形成装置に対して適用して効果を得ることができる。

実施例１における画像形成装置の縦断正面模式図 画像形成装置の外観斜視図 開閉扉を開いてカートリッジの１つを挿入又は抜き出している途中状態を示した画像形成装置の外観斜視図 （ａ）はカートリッジを非駆動側から見た外観斜視図、（ｂ）はカートリッジを駆動側から見た外観斜視図 カートリッジ側とトレイ側に設けた、レーザ光入射開口部としてのスリット開口の説明図 トレイ側に具備させた付勢部材の説明図 第１から第４のトレイとトレイ昇降機構の斜視図 図７からトレイを省いたトレイ昇降機構だけの斜視図 トレイの下面側（裏面側）を見た斜視図 制御系統のブロック図 全てのトレイが第１の位置に移動されて保持されている状態の図 全てのトレイが第２の位置に移動されて保持されている状態の図 本体フレームの手前側のフレームと奥側のフレームの斜視図 最初に、第４のトレイが第１の位置から第２の位置に移動された状態の図 次に、第３のトレイが第１の位置から第２の位置に移動された状態の図 次に、第２のトレイが第１の位置から第２の位置に移動された状態の図 開閉扉が開かれたときの開信号に基いて制御回路部が実行する制御のフロー図 最初に、第１のトレイが第２の位置から第１の位置に移動された状態の図 次に、第２のトレイが第２の位置から第１の位置に移動された状態の図 次に、第３のトレイが第２の位置から第１の位置に移動された状態の図 開閉扉が閉じられたときの閉信号に基いて制御回路部が実行する制御のフロー図 必要トルク図 実施例２におけるトレイ昇降機構のスライドレール部分の斜視図 全てのトレイが第１の位置に移動されて保持されている状態の図 全てのトレイが第２の位置に移動されて保持されている状態の図 最初に、第４のトレイが第１の位置から第２の位置に移動された状態の図 次に、第３のトレイが第１の位置から第２の位置に移動された状態の図 次に、第２のトレイが第１の位置から第２の位置に移動された状態の図 最初に、第１のトレイが第２の位置から第１の位置に移動された状態の図 次に、第２のトレイが第２の位置から第１の位置に移動された状態の図 次に、第３のトレイが第２の位置から第１の位置に移動された状態の図 必要トルク図

符号の説明

４・・中間転写ベルトユニット（ベルト状の転写手段）、１１（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）・・プロセスカートリッジ、１２・・電子写真感光体ドラム（像担持体）、１３〜１５・・画像形成プロセス手段、４１（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）・・プロセスカートリッジトレイ（保持部材）、５０・７０・・駆動機構、５２・５３・・昇降カム、５４（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）・・電磁クラッチ、７１・７２・・スライドレール（往復動作部材）、７５（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）・・カム形状部、ａ・・第１の保持面、ｂ・・斜面、ｃ・・第２の保持面、６１・６２・・本体フレーム、６３・６４・・カートリッジ突き当て部

Claims (10)

1. 像担持体を有する第一の画像形成ユニットと、像担持体を有する第二の画像形成ユニットと、画像形成装置に装着されるときの装着位置から画像形成が行われるときの画像形成位置へ第一の画像形成ユニットと第二の画像形成ユニットとを移動させる移動手段と、を有する画像形成装置において、
   第一の画像形成ユニットの前記移動の開始タイミングと第二の画像形成ユニットの前記移動の開始タイミングとを異ならせることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第一の画像形成ユニットの一部は、画像形成装置の鉛直方向において前記第二の画像形成ユニットの一部に対して上方に位置するようにオーバーラップしていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 第一の画像形成ユニットの移動開始タイミングは第二の画像形成ユニットの移動開始タイミングよりも早いことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記移動手段は、第一の画像形成ユニットと第二の画像形成ユニットとを前記画像形成位置から装着位置へ移動することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記第一の画像形成ユニットの一部は、画像形成装置の鉛直方向において前記第二の画像形成ユニットの一部に対して上方に位置するようにオーバーラップしていることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 第一の画像形成ユニットの移動開始タイミングは第二の画像形成ユニットの移動開始タイミングよりも遅いことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記画像形成ユニットに渡って配置され、前記画像形成ユニットの像担持体と接触して画像を転写するベルト状の転写手段を有し、前記画像形成ユニットは画像形成装置の鉛直方向において前記転写手段の下方に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記転写手段は画像形成装置のフレームに位置決めされて配置されていることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記画像形成ユニットは、それぞれ、前記画像形成位置に移動したとき画像形成装置のフレームの突き当て部に当接して位置決めされた状態になっていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記画像形成ユニットが前記装着位置に移動したとき、画像形成ユニットは前記突き当て部から離間していることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。